固体の表面性状を考慮した工学的実用性を具備する動的接触角予測式の構築

• 研究課題/領域番号: 17K14590
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 米本 幸弘 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70516418)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 動的濡れ性 / 接触角 / 臨界表面張力 / 液滴 / 混相流

研究成果の概要

液体と固体の物性から液滴の動的接触角を予測する理論式の構築を目指した実験及び理論検討を行った。固体の物性に関しては、粗さの異なる基板の臨界表面張力の評価方法を確立し、従来のモデルのように基板と液体間の濡れ性の違い（疎水や親水）に依存しないモデルの構築を行った。動的接触角の評価においては、主に液滴が固体基板に衝突する際の濡れ拡がり挙動に着目した実験を行い、滴下高さが低い場合、接触線の移動速度と接触角の関係は一部の既往の動的接触角の予測モデルと良い一致を示したが、落下高さが高くなると、どの既往のモデルでも予測は難しい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

液体と固体の物性から液滴の動的接触角を予測する理論式の構築を目指した実験及び理論検討を行い、固体表面が滑らかな基板でなくとも固体の表面張力（臨界表面張力）を評価可能なモデルを構築した。また、動的濡れ性に着目した研究から、従来のモデルの適用条件が限定的であり、現象の詳細調査を含め抜本的な見直しが必要であることを明らかにした。本成果は表面物性の評価や材料評価において工学的・学術的に有用な知見である。