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2018 年度 実施状況報告書

現実の汚れた表面の濡れ現象:化学的ピン止め効果と物理的ピン止め効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03554
研究機関旭川医科大学

研究代表者

眞山 博幸  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (70360948)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード濡れ現象 / ピン止め効果 / 曲面の数学 / 汚れた表面
研究実績の概要

現実の表面では必ず汚れや凹凸が存在する。汚れた部分は滑らかな表面が示す接触角と異なる接触角を示す。このため、汚れていない表面をスムースに移動していた液滴の接触線は汚れた部分との境界で引っかかり(ピン止め)、接触角だけが変化する現象が観察される。また、物理的な突起がある場合においても、突起に接触線がピン止めされ、接触角だけが変化する。このように現実の表面でピン止めが起きる。現実の濡れではピン止め現象は重要であるが、濡れの研究では注目されていない。その理由は幾つかあるが、適切な実験用資料の作製が難しいこと、理論的にゆがんだ液滴の形状を扱うことが困難であることが挙げられる。
本研究で扱う対象の中で、化学的汚れ(油汚れ)のある試料の作製が困難であるため、1年目は表面構造のある表面(物理的欠陥のある表面)に注力して研究を行った。また、表面が汚れた水滴についても研究を行った。具体的には、3Dプリンターにより1cm角の表面に三辺が1-100 μmの突起がある表面を作製した。現在、水滴形状の観察に取り組んでいるところである。
一方で、表面構造をつくったゴム基板に水滴をのせる実験で、基板の変形の有無によってピン止めがどの条件で強く作用して水滴形状がどのように変化するのかについても実験と研究の両面から研究を行った。現在、論文を執筆中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3Dプリンターにより1cm角の表面に三辺が1~100 μmの突起がある表面を作製した。現在、水滴形状の観察に取り組んでいる。また、形状の定量化(数式化)を行っているところである。
一方で、表面構造をつくったゴム基板に水滴をのせる実験で、基板の変形の有無によって水滴形状がどのように変化するのかについても実験と研究の両面から研究成果を得た。現在、論文を執筆中である。
このように当初の1年目の目標をおおむね達成している。

今後の研究の推進方策

当初の計画通りに次の段階として、物理的欠陥で変形した水滴の形状の定量化を行い、表面積を求め、増加した表面エネルギーからピン止めエネルギーを算出する。その一方で、化学的ピン止め効果を有する表面の作製方法について検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

共著論文の原稿の英文校正や党綱領が予想よりもかからなかったこと(共著者が負担した場合が多かったこと)、消耗品の購入費が予想よりもかからなかったことが挙げられる。2年目では旅費の額が少ないので、差額分は旅費に当てる予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Microstructured rubber and its wettability2019

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirai, Hiroyuki Mayama, Riku Tamura, Yasutaka Matsuo, Takahiro Okamatsu, Toshihiko Arita, Masatsugu Shimomura
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0192-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Marbles in Nature: Craft of Aphid for Survival2019

    • 著者名/発表者名
      Moe Kasahara, Shin-ichi Akimoto, Takahiro Hariyama, Yasuharu Takasu, Shin-ichi Yusa, Shun Okada, Ken Nakajima, Tomoyasu Hirai, Hiroyuki Mayama, Satoshi Okada, Shigeru Deguchi, Yoshinobu Nakamura, Syuji Fujii
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 6169-6178

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir 99b00771

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Poly(3-hexylthiophene) Grains Symhesizd by Solvent-Free Oxidative Coupling Polymerizaion and Their Use as Light-Responsibe Liquid Marble Stabilizer2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Inoue, Tomoyasu Hirai, Haruka Hanochi, Keigo Oyama, Hiroyuki Mayama, Yoshinobu Nakamura, Syuji Fujii
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 708-717

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.macrmol.8b02426.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secret of Lotus Leaf: Importance of Double Roughness Structures for Super Water-Repellency2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Mayama
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 31 ページ: 705-710

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Friction between Agar Gels under Accelerated Motion2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Shinomiya, Hiroyuki Mayama, Yoshimune Nonomura
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 ページ: 12723-12729

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02251.

    • 査読あり
  • [学会発表] 疎水性の孔を通過するときのリキッドマーブルの摩擦2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤将也, 羽後治佳, 川嶋永人, 野々村美宗, 藤井秀司, 眞山博幸
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
  • [学会発表] Secret of Lotus Leaf: Importance of Double Roughness Structures for Super Water-Repellency2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Mayama
    • 学会等名
      The 35th International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 密度差0の水と油が示す新奇な相分離挙動: 撥水コーティングおよび界面活性剤の添加によるメカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      荒木田怜那, 片山瑞月, 後藤篤子, 眞山博幸, 吉川研一, 貞包浩一朗
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] トンネル通過挙動におけるリキッドマーブルの力学的強度2018

    • 著者名/発表者名
      羽後 治佳, 伊藤 将也, 川嶋 永人, 野々村 美宗, 藤井 秀司, 眞山 博幸
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 近赤外光による粒子安定化泡の遠隔運動操作・物質運搬2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 将也, 川嶋 永人, 眞山 博幸, 中村 吉伸, 藤井 秀司
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [備考]

    • URL

      http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/ge/chemical/staff_mayama.html

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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