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CH-π相互作用による液膜保持を用いた滑水性防氷膜の作製

研究課題

研究課題/領域番号 16J06070
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

天神林 瑞樹  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード撥水 / 濡れ / 薄膜 / 防氷 / 滑液 / SLIPS / 液膜 / π相互作用 / 防氷コーティング / 滑落コーティング / 表面 / 界面 / 生態模倣
研究実績の概要

本課題の研究は非常に順調に進み,本課題での年度計画を全て完遂した.さらに,挑戦課題として設けていた研究計画を遂行した.2年間を持って研究を完遂した.
液体の滑落特性がCH-π相互作用に由来する分子の”柔軟性”に起因することを明らかにし,液体の付着力と相互作用の関係を定量化した.本成果はアメリカ化学会のACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載された.また,液膜表面での濡れ特性が滑液対象液体の運動エネルギーに相関することを見出し,液体の付着メカニズムを解明した.本成果はアメリカ化学会のLangmuir誌の表紙として掲載された.本課題で作製した高機能性滑液膜は,通称SPLASH (surface with π -interaction liquid adsorption, smoothness, and hydrophobicity)膜として前年度に報告した.そしてSPLASH膜は防氷特性にとどまらず,様々な応用可能性を示した.そこでSPLASH膜が,微小液体を滑落させる特性を利用して熱交換器に応用した.本成果はアメリカ化学会のLangmuir誌に掲載された.また,本表面を濡れ性スイッチ可能なスマートウェッティングシステム,液体輸送表面コーティングへ応用した.
本課題で作製した滑液膜は液膜の枯渇によって機能性が失われてしまうことが分かった.そこで挑戦課題として液膜を長期的に安定させる表面の構築を検討した.
液膜を多孔質層でサンドイッチするような3層構造として,通称LIMITS (lubricant-inserted (sandwiched) microporous triple-layered surface)を提案し,連続水接触環境下で1000時間以上安定した液膜保持機能を可能とした.本成果はアメリカ化学会のLangmuir誌に掲載された.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 14件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Electrothermally Triggered Broadband Optical Switch Films with Extremely Low Power Consumption2018

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Yoshikawa, Mizuki Tenjimbayashi, and Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 1429-1434

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b00251

    • 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] A new ‘sticking’ coating method for the in situ formation of nanofiber networks on micrometer to millimeter-sized surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Ryohei Yoshikawa, Jun-Yong Park, Yuta Kobayashi, Yasuaki Monnai, Jun Muto, and Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 印刷中 号: 14 ページ: 6277-6281

    • DOI

      10.1039/c8nr01613e

    • 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] Facile synthesis of high electrical and ion conductivity junction-less 3D carbon sponge electrode for self-standing lithium ion battery anode2018

    • 著者名/発表者名
      Jyunichiro Abe, Yuta Kobayashi, Koki Kawase, Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      RSC advances

      巻: 8 号: 12 ページ: 6390-6396

    • DOI

      10.1039/c7ra12759f

    • 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] A Fluorine-free Slippery Surface with Hot Water Repellency and Improved Stability against Boiling2018

    • 著者名/発表者名
      Togasawa Ryo、Tenjimbayashi Mizuki、Matsubayashi Takeshi、Moriya Takeo、Manabe Kengo、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 4 ページ: 4198-4205

    • DOI

      10.1021/acsami.7b15689

    • 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] Designing a Flexible and Transparent Ultrarapid Electrothermogenic Film Based on Thermal Loss Suppression Effect: A Self-Fused Cu/Ni Composite Junctionless Nanonetwork for Effective Deicing Heater2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Ryohei、Tenjimbayashi Mizuki、Matsubayashi Takeshi、Manabe Kengo、Magagnin Luca、Monnai Yasuaki、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 1 号: 2 ページ: 860-868

    • DOI

      10.1021/acsanm.7b00268

    • 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] A Lubricant-Sandwiched Coating with Long-Term Stable Anticorrosion Performance2018

    • 著者名/発表者名
      Tenjimbayashi Mizuki、Nishioka Sachiko、Kobayashi Yuta、Kawase Koki、Li Jiatu、Abe Jyunichiro、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 4 ページ: 1386-1393

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b03913

    • 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] Bioinspired Hand-Operated Smart-Wetting Systems Using Smooth Liquid Coatings2017

    • 著者名/発表者名
      Tenjimbayashi Mizuki、Matsubayashi Takeshi、Moriya Takeo、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 50 ページ: 14445-14450

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01600

    • 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] Liquid-Infused Smooth Surface for Improved Condensation Heat Transfer2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Hirotaka、Tenjimbayashi Mizuki、Moriya Takeo、Yoshikawa Ryohei、Sasaki Kaichi、Togasawa Ryo、Yamazaki Taku、Manabe Kengo、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 36 ページ: 8950-8960

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01991

    • 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] Bioinspired Hydrogel-Coated Mesh with Superhydrophilicity and Underwater Superoleophobicity for Efficient and Ultrafast Oil/Water Separation in Harsh Environments2017

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Takeshi、Tenjimbayashi Mizuki、Komine Masatsugu、Manabe Kengo、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 56 号: 24 ページ: 7080-7085

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.7b01619

    • 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] Oleophobic/Adhesive Janus Self-Standing Films Modified with Bifurcated Short Fluorocarbon Chains as Transparent Oil Stain-Free Coating with Attachability2017

    • 著者名/発表者名
      Nakashima Taichi、Tenjimbayashi Mizuki、Matsubayashi Takeshi、Manabe Kengo、Fujita Masato、Kamiya Takeshi、Honda Tsunetoshi、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 56 号: 14 ページ: 3928-3936

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.7b00164

    • 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] Droplet Motion Control on Dynamically Hydrophobic Patterned Surfaces as Multifunctional Liquid Manipulators2017

    • 著者名/発表者名
      Tenjimbayashi Mizuki、Higashi Masaki、Yamazaki Taku、Takenaka Issei、Matsubayashi Takeshi、Moriya Takeo、Komine Masatsugu、Yoshikawa Ryohei、Manabe Kengo、Shiratori Seimei
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 9 号: 12 ページ: 10371-10377

    • DOI

      10.1021/acsami.7b01641

    • 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] Improvement of heat transfer by promoting dropwise condensation using electrospun polytetrafluoroethylene thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Tsuchiya, Kengo Manabe, Thomas Gaudelet, Takeo Moriya, Ken Suwabe, Mizuki Tenjimbayashi, Kyu-Hong Kyung, Frederic Gillot, and Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: 41 号: 3 ページ: 982-991

    • DOI

      10.1039/c6nj03566c

    • 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] A biologically inspired attachable, self-standing nanofibrous membrane for versatile use in oil-water separation2016

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Kaichi Sasaki, Takeshi Matsubayashi, Jyunichiro Abe, Kengo Manabe, Sachiko Nishioka, and Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 21 ページ: 10922-10927

    • DOI

      10.1039/c6nr03349k

    • 関連する報告書
      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] Liquid-infused smooth coating with transparency, super-durability, and extraordinary hydrophobicity2016

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Ryo Togasawa, Kengo Manabe, Takeshi Matsubayashi, Takeo Moriya, Masatsugu Komine, and Seimei Shiratori
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 26 号: 37 ページ: 6693-6702

    • DOI

      10.1002/adfm.201602546

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] オムニフォビシティ滑液表面2016

    • 著者名/発表者名
      天神林 瑞樹, 守谷 赳夫, 白鳥 世明
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 67 ページ: 461-466

    • NAID

      130006094372

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Unidirectional Wetting Phenomenon on the Snake Scales2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kawamura, Mizuki Tenjimbayashi, Daiki Watanabe, Daniel Citterio, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      255th American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superhydrophobic and Hygroscopic Surface as an Effective Anti-icing Coating2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakamura, Taku Yamazaki, Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      255th American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extreme switch in wettability inspired by nature2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      6th Nagoya Biomimetics International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of dynamic wetting behaviors on smooth surface for liquid manipulator and slippery surface with multi functionality2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Ryo Togasawa, Masaki Higashi, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      253rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uloborus walckenaerius bioinspired attachable self-standing nanofibrous membrane for versatile use in oil water separation2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Kaichi Sasaki, Jyunichiro Abe, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      253rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of antifreeze infused hydrophilic polymer/nanoparticle composite anti-icing coating for solar cells via spray Layer by Layer method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yamazaki, T. Moriya, T. Matsubayashi, M. Komine, M. Tenjimbayashi, S. Shiratori
    • 学会等名
      253rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single step dipping method of fabricating Fe3O4/PVDF-HFP composite porous material for magnetically controllable oil-water separation2017

    • 著者名/発表者名
      Jiatu Li, Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      253rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of thermoresponsive nanofibers for cell separation2017

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Konishi, Mizuki Tenjimbayashi, Jiatu Li, Kenta Homma, Ko Matsukawa, Aya Akimoto, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Hybrid surface of hydrophobic nanoparticles and hygroscopic polymers for effective anti-icing applications2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakamura, Taku Yamazaki, Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Uni-directional wetting properties on snake ventral scales2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kawamura, Mizuki Tenjimbayashi, Ryo Togasawa, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] In Situ Monitoring of Cell Adhesion on Thermally Responsive Nanofiber Coatings Using Quartz Crystal Microbalance2017

    • 著者名/発表者名
      Jiatu Li, Mizuki Tenjimbayashi, Yuki Tokura, Ko Matsukawa, Kenta Homma, Aya Mizutani Akimoto and Seimei Shiratori
    • 学会等名
      The 34th sensor symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic wettability control on smooth surface for liquid manipulator and slippery coating with multi-functionality2017

    • 著者名/発表者名
      天神林 瑞樹, 戸賀沢 稜, 東 昌樹, 白鳥 世明
    • 学会等名
      日本化学会 第97回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [学会発表] A BIOLOGICALLY INSPIRED ATTACHABLE, SELF-STANDING NANOFIBRE SHEET FOR VERSATILE USE IN OIL-WATER SEPARATION2016

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Kaichi Sasaki, Jyunichiro Abe, Seimei Shiratori
    • 学会等名
      2016 Asian Workshop on Polymer Processing
    • 発表場所
      Melbourne(Austoralia)
    • 年月日
      2016-11-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] π電子相互作用により撥水液体を吸着した平坦表面2016

    • 著者名/発表者名
      天神林 瑞樹, 戸賀沢 稜, 白鳥 世明
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] エレクトロスピニング法による自立型ナノファイバーの作製と油水分離膜への応用2016

    • 著者名/発表者名
      天神林 瑞樹, 佐々木 開地, 阿部 純一郎, 真部 研吾, 白鳥 世明
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場 (兵庫県神戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fluorine-Free Slippery Surface with Hot Water Repellency and Durability against Boiling2016

    • 著者名/発表者名
      R. Togasawa, M. Tenjimbayashi, T. Matsubayashi, T. Moriya, K. Fujimoto, S. Shiratori
    • 学会等名
      The Materials Research Society of Japan
    • 発表場所
      横浜開港記念会館(Yokohama, Kanagawa, Japan)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] ウェットプロセスナノコーティングによる超撥水・超親水性薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tenjimbayashi, Seimei Shiratori
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      Fine Chemical Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] マヨネーズも雪もはじく、慶大がはっ水技術 0.5度傾ければスルリ

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLZO11461310Y7A100C1TJM000/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 白鳥研究室HP

    • URL

      https://www.appi.keio.ac.jp/shiratori/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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