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2011 年度 実績報告書

刺激応答性液滴吸着界面をもつ超撥水表面の創成と微小液滴操作への展開

研究課題

研究課題/領域番号 21686065
研究機関東北大学

研究代表者

石井 大佑  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (60435625)

キーワード表面・界面物性 / 複合材料・物性 / 自己組織化 / 超撥水 / 液滴操作 / ハニカムフィルム / 刺激応答 / 有機無機ハイブリッド
研究概要

本申請課題は、バイオセンシング・微小反応場・マイクロフルイディクスで必要とされる『マイクロリットル以下の微小液滴の自在な操作』を実現するための、液滴吸着性の外場制御可能な超撥水表面の開発を目的としている。最終年度は、前年度までに実証した撥水性と液滴吸着性とを併せもつピラー-ドームマイクロ構造化表面での特徴的な微小液滴操作を発展させ、液滴吸着性を温度により変化させることを試み、微小液滴の外場応答による自在な液滴操作への展開を図った。吸着性の刺激応答には、ポリアリルアミン(PAA)とグリシジルイソプロピルエーテル(GIE)の化合物を用いた。また、エチレングリコールジグリシジルエーテル(EGDE)を用い、GIE修飾PAAを架橋することで耐水性を付与した。架橋反応をFT-IRで追跡した結果、架橋反応前のPAAのアミン由来のピークは消失し、反応後に形成される水酸基由来のピークが出現した。また、使用した水溶液はELS測定から35~36℃付近に親水性と疎水性が転位する下限臨界共溶温度をもっていた。前年度までに構築した手法を利用して作製した刺激応答性ドームと超撥水性ピラーの複合表面のハニカム孔数に対する刺激応答性ドーム数の割合(ドーム密度)は、作製時の溶液温度制御により調節できた。ドーム密度約1%と約2%の接触角と転落角の温度依存性を測定した結果、表面温度が24℃以上では両基板とも超撥水性を示していたのに対し、転落角は、1%の表面では30℃で、2%の表面では34℃まで、表面を90°傾けても水滴は吸着されていたのに対し、それ以上では水滴は約20°で転落した。以上の結果から、刺激応答性高分子ドームと疎水性高分子ピラーの複合表面を作製することで、超撥水性を維持しながら水滴の吸着力を表面温度制御できることが示された。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [学会発表] Biomimetic Superhydrophobic Surfaces having Gradients of a Droplet Adhesion Property Prepared by Self-Organization2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishii, Hiroshi Yabu, Masatsugu Shimomura
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures/NED
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2012-03-14
  • [学会発表] 自己組織化ハニカム状多孔質膜の無電解めっきによる金属-高分子複合構造2011

    • 著者名/発表者名
      石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第21回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜開港記念館
    • 年月日
      2011-12-20
  • [学会発表] 刺激応答性超撥水表面の温度およびpHによる水滴吸着制御2011

    • 著者名/発表者名
      高橋章仁、石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第31回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2011-12-15
  • [学会発表] 吸着性超撥水表面を利用した微小液滴操作2011

    • 著者名/発表者名
      石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第49回高分子と水に関する討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] Mass-Dependent Water Droplet Adhesion on Biomimetic Superhydrophobic Gradient Structures Prepared by Self-Organization2011

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishii, Hiroshi Yabu, Masatsugu Shimomura
    • 学会等名
      12th Japan-Australia Colloid and Interface Science Symposium
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 年月日
      2011-11-23
  • [学会発表] 温度応答性超撥水表面での液滴吸着制御2011

    • 著者名/発表者名
      高橋章仁、石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      高分子学会東北支部研究発表会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] バイオミメティック金属-高分子複合超撥水表面上での微小液滴操作2011

    • 著者名/発表者名
      石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2011-09-28
  • [学会発表] ハニカム状多孔質膜を用いた温度応答性超撥水表面の作製および評価2011

    • 著者名/発表者名
      高橋章仁、石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2011-09-28
  • [学会発表] 水滴吸着ドメインをもつ超撥水構造化膜上での液滴滑落挙動解析2011

    • 著者名/発表者名
      石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2011-05-25
  • [学会発表] 高吸着性超撥水表面における液滴吸着の温度応答性2011

    • 著者名/発表者名
      高橋章仁、石井大佑、藪浩、下村政嗣
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2011-05-25
  • [図書] 次世代バイオミメティクス研究の最前線2011

    • 著者名/発表者名
      石井大佑、平井悠司
    • 総ページ数
      243-248
    • 出版者
      CMC出版

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公開日: 2013-06-26  

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