| 研究概要 |
本年度は, 濡れの開始時や局所的に生じる, 基板に垂直な方向の気液界面移動を想定した実験を実施した. 数マイクロリットルの水滴を水平に設置した平滑PDMS面上に滴下し, これを微細突起を有するPDMS面で圧縮し, 水滴内圧の圧力センサによる測定と. 面間に挟まれた水滴形状のビデオによる撮影を行った.試験面には前年度と同一の5種類のパターンの微細凹凸表面を用意した.
圧縮開始直後における微細突起面上の接触角はほぼCassieモデルによる値. つまり突起先端のみが水滴と接触している状態の値に近い. この状態は水中において微細凹凸面上に気体層が保持されている場合に対応する. さらに2つの面を近づけると内圧は上昇していくが, ある時点で接触角と内圧が観察によりこの変化の直後, 水滴-微細凹凸面接触面の一部で, 水が微細凹凸の凹部に浸入していることがわかった. さらに圧縮を続けると, やがて微細凹凸面上の接触角はWenzelモデルによる値, つまり水の微細凹凸面が完全に濡れた状態に漸近して行く. 内圧の急減する値が大きいほど濡れにくいと, 本実験で評価される各パターン間の濡れにくさの序列は前年度の水平方向濡れ実験結果による濡れにくさと一致する.
また, 濡れ進行による表面工ネルギーの変化量と内圧が気液界面を移動させる仕事とを関連付けると上記実験で急減が生じる内圧値を微細凹凸形状から解析により推定することが出来る. とめ推定モデルによると突起半径が小さく固体面積割合が大きい微細構造ほど当該圧力が大きくなり, 凹面に垂直な方向に濡れ難いということになる.この傾向は, やはり前年度の水平方向濡れ実験及び解析から得られた濡れにくい表面の設計指標と同一とみなすことができ, 水平・垂直いずれかの濡れを評価すればよいものと考えられる.
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