酸化チタン光触媒を添加した高強度超撥水膜の作製と防汚機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555241
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橋本 和仁 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00172859)
• 研究分担者: 中島 章 (株)先端技術インキュベーションシステムズ, 取締役研究所長
• キーワード: 酸化チタン / 超撥水 / カーボンブラック / 接触角

研究概要

【緒言】酸化チタン添加超撥水膜においてきわめて微量(2%以内)の酸化チタン量で防汚機構が効果的に付与される機構についてはこれまで(1)フッ素で覆われた表面での長いラジカルの拡散距離、(2)汚れの移動性と酸化チタン表面への選択吸着、(3)酸化チタンによる静電気の除去効果の3つが考えられている。これらの可能性を検証するため酸化チタン添加超撥水膜とモデル膜構造体を用いて防汚効果の検討を行った。
【実験方法】PTFEを基材とする酸化チタン添加超撥水膜に擬似汚れとしてカーボンブラックをコートし、光照射を行ってその分解挙動を観察した。この膜を用いて光照射前後での帯電減衰挙動も評価した。またガラス上に酸化チタン、ベーマイト、FASをコートし、その上から仮想汚れとしてパラフィンをコートした膜構造体を作製し、光照射して透過率と接触角の変化を検討した。
【結果】カーボンブラックをコートした表面では酸化チタン添加量が数%の添加であっても、強い光を当てるとカーボンブラックが分解されることが確認できた。このことはPTFEのようにラジカル酸化を受けない非常に不活性なものの表面では、ラジカルは非常に拡散距離があり分解が可能であるということを示している。また酸化チタンの添加された超撥水膜では紫外線照射により帯電減衰が早くなることも確認され、除電効果が汚れの付着防止に繋がる可能性も示唆された。モデル膜構造体に紫外線を照射していくとパラフィンの分解が進行するにつれて透過率が上昇し、透過率が100%に到達したあたりから徐々に接触角が低下し始めた。このことは外部環境から光触媒により分解されやすい物質が存在するうちはFASの分解は顕著にならないことを示唆しており、この光触媒添加透明超撥水膜では外部環境からの付着汚れの分解による撥水剤の分解のバランスが重要な設計指針であることが判った。

研究成果

• [文献書誌] A.Nakajima, Z.Yoshimitsu, C.Saiki, K.Hashimoto, T.Watanabe: "Processing of a Super-Hydrophobic Silica Film by Combining Two Different Roughnesses"Ceramic Processing Science VI. 323-328 (2001)
• [文献書誌] A.Nakajima, S.Koizumi, T.Watanabe, K.Hashimoto: "Effect of Repeated Photo-Illumination on the Wettability conversion of Titanium Dioxide"J. Photochemistry and Photobiology A : chemistry. 146. 129-132 (2001)
• [文献書誌] A.Nakajima, C.Saiki, K.Hashimoto, T.Watanabe: "Processing of Roughed Silica Film by Coagulated Colloidal Silica for Super-hydrophobic Coating"J. Materials Science Letters. 20. 1975-1977 (2001)
• [文献書誌] K.Takeda, A.Nakajima, Y.Murata, K.Hashimoto, T.Watanabe: "Control of Water Droplets on Super-Hydrophobic Surfaces by Static Electric Field"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 287-291 (2002)