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吸着水の構造と水の濡れ性挙動の関連性の理解による水の動的挙動の制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H02400
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

石崎 貴裕  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50397486)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2019年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2016年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
キーワード表面・界面物性 / 表面濡れ性 / 接触角ヒステリシス / 有機単分子膜 / 共吸着 / 吸着水 / 吸着構造 / 水の動的挙動 / 濡れ性 / 水の動的制御
研究成果の概要

本研究では、疎水性および疎水・親水性からなるモデル表面を形成し、その表面の濡れ性挙動およびその表面における吸着水の吸着力を調査した。その結果、異なるアルキル鎖長を有する2種類の有機シラン分子を被覆することで、低ヒステリシス表面が形成されることを明らかにした。数種類のプローブ液体を用いた接触角測定の結果から、この表面に存在する分子欠陥や細孔の面積は0.31-0.36 nm2以下であることを明らかにした。
疎水性、疎水性・親水性混合表面のモデル表面におけるフォースカーブ測定の結果から、吸着力は静的接触角の大小関係と対応していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題を通し,従来の熱力学的・速度論的観点から得られる表面の物理化学的特性および水の動的挙動と吸着水の構造との関係を体系化させることができたと考えられる。また、接触角ヒステリシスの低い表面を形成させるためには、分子密度の制御が重要であることを明らかにした。これらの点に学術的意義がある。水の動的挙動(濡れ性)を制御可能な表面処理技術は,材料表面からの液滴の除去効率を大幅に改善できるため,バイオチップ,電子,自動車,半導体産業等に対し,省エネの観点から幅広い産業への波及効果が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 12件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] マグネシウム合金の防食機能向上のための超撥水処理技術2018

    • 著者名/発表者名
      石崎貴裕,嶋田雄太,綱川美佳,久田柊太郎
    • 雑誌名

      ファインケミカル

      巻: 47 ページ: 26-33

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一段階の浸漬プロセスによりAZ31Bマグネシウム合金上に形成した超はっ水皮膜の塩水中での腐食挙動2018

    • 著者名/発表者名
      嶋田 雄太、綱川 美佳、横溝 哲也、Lee Hoonseung、石崎 貴裕
    • 雑誌名

      軽金属

      巻: 68 号: 2 ページ: 57-64

    • DOI

      10.2464/jilm.68.57

    • NAID

      130006588638

    • ISSN
      0451-5994, 1880-8018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Fabrication of Superhydrophobic Surfaces on Engineering Light Metals by Single-Step Immersion Process2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ishizaki, Sou Kumagai, Mika Tsunakawa, Takuya Furukawa, Kae Nakamura
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 193 ページ: 42-45

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2017.01.050

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrolysis of cellulose to glucose over carbon catalysts sulfonated via a plasma process in dilute acids2017

    • 著者名/発表者名
      Li Oi Lun、Ikura Ryuhei、Ishizaki Takahiro
    • 雑誌名

      Green Chemistry

      巻: 19 号: 20 ページ: 4774-4777

    • DOI

      10.1039/c7gc02143g

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid Fabrication of a Crystalline Myristic Acid-Based Superhydrophobic Film with Corrosion Resistance on Magnesium Alloys by the Facile One-Step Immersion Process2017

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Takahiro、Shimada Yuta、Tsunakawa Mika、Lee Hoonseung、Yokomizo Tetsuya、Hisada Shutaro、Nakamura Kae
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 号: 11 ページ: 7904-7915

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b01256

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 撥水および超撥水コーティング技術とその応用例2017

    • 著者名/発表者名
      石崎貴裕,久田柊太郎,高田葵,横溝哲也
    • 雑誌名

      塗装工学

      巻: 52 ページ: 318-323

    • NAID

      40021371636

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Preparation of Surface Showing Low Contact Angle Hysteresis using Organic Silane Molecules with Different Alkyl-Chain Length2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro ISHIZAKI. Shunsuke KISHINO, Miho KANEKO
    • 学会等名
      International Conference on Fundamentals of Materials Science and Polymeric Materials (ICFMSPM 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wettable behavior of hydrophobic surface prepared by thermal CVD using organic silane molecules with different alkyl chain length2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, Kishino, M. Kaneko
    • 学会等名
      2019 INTERNATIONAL SYMPOSIUM FOR ADVANCED MATERIALS RESEARCH (ISAMR 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポーラス構造を有する透明薄膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      金子美穂,岸野峻佑,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性・親水性混合表面の濡れ性挙動2019

    • 著者名/発表者名
      岸野峻佑,金子美穂,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effects of introduction of hydrophilic region into hydrophobic surface on wettablity behavior2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kishino, M. Kaneko, T. Ishizaki
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wettability behavior on hydrophobic film covered with organosilane molecules having siloxane bond and alkyl chain2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, S. Kishino, T. Ishizaki
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic behavior of water droplet on hydrophobic surfaces prepared by thermal CVD using two organic silane molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ishizaki, Shunsuke Kishino, Miho Kaneko
    • 学会等名
      The 6th Int’l Conference on Surface and Interface of Materials (SIM-BT 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロキサン結合を有する有機シラン分子膜の濡れ性挙動2019

    • 著者名/発表者名
      金子美穂,岸野峻佑,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第139回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic behavior of water droplet on hydrophobic surfaces covered with two organic silane molecules with alkyl chain2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, S.Hisada, A. Takada
    • 学会等名
      Nanotech France 2018 International Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルキル鎖長の異なる有機シラン分子を被覆したSi表面の特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      久田柊太朗,高田葵,岸野峻佑,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性表面への微小親水部位導入による濡れ性挙動への影響2018

    • 著者名/発表者名
      岸野峻佑,久田柊太朗,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性と親水性官能基を有する有機シラン分子を共吸着させた表面の作製と濡れ性挙動2018

    • 著者名/発表者名
      岸野峻佑,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第137回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アルキル鎖長の異なる有機シラン分子を共吸着させたSi表面の濡れ性挙動2018

    • 著者名/発表者名
      久田柊太朗,高田葵,石﨑貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第137回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分子構造の異なる2種類の有機シラン分子を2段階で共吸着させた表面の濡れ性挙動2018

    • 著者名/発表者名
      高田葵,石﨑貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第137回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 熱CVD 法による2 種類の有機シラン分子を用いた低ヒステリシス表面形成技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      高田葵,石﨑貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第135回講演大会
    • 発表場所
      東洋大学川越キャンパス
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2種類の直鎖状有機シラン分子を用いて被覆した表面の濡れ性挙動2017

    • 著者名/発表者名
      久田柊太朗,石﨑貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第135回講演大会
    • 発表場所
      東洋大学川越キャンパス
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Wettability Behavior of Organic Silane Molecules with Different Alkyl-Chain Length coated Si surface2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, S. Hisada, O. L. Li
    • 学会等名
      19th International Conference on Advanced Materials (ICAM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Water droplet behavior on surfaces covered with two types of organic silane molecules with different alkyl-chain length2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, S.Hisada, A. Takada
    • 学会等名
      Nanotech France 2017 International Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of Wettability on hydrophobic surface prepared by thermal CVD using organic silane molecules with different alkyl chain length2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, S. Hisada, A. Takada
    • 学会等名
      International Conference on Sustainable Materials Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 直鎖状と枝状の分子構造を有する有機シラン分子を被覆させた表面の濡れ性挙動2017

    • 著者名/発表者名
      高田葵,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第136回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2種類の有機シラン分子を被覆した表面の濡れ性挙動に及ぼすアルキル鎖長の影響2017

    • 著者名/発表者名
      久田柊太朗,横溝哲也,高田葵,石﨑貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第136回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2種類の直鎖状有機シラン分子を被覆したSi表面の濡れ性挙動2017

    • 著者名/発表者名
      久田柊太朗,石﨑貴裕
    • 学会等名
      日本材料科学会第5回 メゾスコピック研究会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dyanmic behavior of water droplet on water repellent surface with low contact angle hysteresis2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • 学会等名
      Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference (ANNIC)2016
    • 発表場所
      Pompeu Fabra University, Barcelona, Spain
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子構造の異なる2種類の有機シラン分子を被覆させたSi表面の濡れ性評価2016

    • 著者名/発表者名
      古川卓弥,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第134回講演大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マグネシウム合金上への超はっ水表面の作製とその物理化学的特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      熊谷颯,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第134回講演大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アルキル鎖長の異なる2種類の有機シラン分子を被覆させたSi表面の水の動的挙動2016

    • 著者名/発表者名
      笹川圭祐,石崎貴裕
    • 学会等名
      表面技術協会第134回講演大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of water repellent surface using organic silane molecules with different molecular structure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • 学会等名
      Global Conference on Applied Physics and Mathematics
    • 発表場所
      Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of hydrophobic surface showing low contact angle hysteresis using organic silane molecules with different molecular configuration2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Croatia Meeting 2016
    • 発表場所
      Dubrovnik, Croatia, Hotel Neptun
    • 年月日
      2016-05-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子構造の異なる2種類の有機シランを被覆させたSi表面の濡れ性評価2016

    • 著者名/発表者名
      古川卓弥,石﨑貴裕
    • 学会等名
      日本材料科学会第4回 メゾスコピック研究会講演会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 撥水・撥油の技術と市場(第2編,第8章マグネシウム合金の防食機能向上のための超撥水処理技術)2018

    • 著者名/発表者名
      石崎貴裕,嶋田雄太,岸野峻佑,久田柊太郎
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 超親水・超撥水化のメカニズムと品質向上 ~測定評価ノウハウ・産業活用事例・現場の課題Q&A~,第4章 第2節 第4項 表面改質によるガラスへの超撥水性付与技術開発2017

    • 著者名/発表者名
      石崎貴裕
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      情報機構
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 自己組織化単分子膜による"水が転がる"表面の作製

    • URL

      http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~ishizaki/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 被膜形成用組成物、被膜を有する物品および被膜を有する物品の製造方法2018

    • 発明者名
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • 権利者名
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 被膜形成用組成物、被膜を有する物品および被膜を有する物品の製造方法2017

    • 発明者名
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • 権利者名
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-004377
    • 出願年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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