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2013 年度 実績報告書

マルチピラー表面の濡れにおけるエネルギー障壁の理論的考察とその実験的評価

研究課題

研究課題/領域番号 23540473
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)

キーワード濡れ現象 / 表面エネルギー / 自由エネルギー / エネルギー障壁 / ピン止め現象
研究概要

現実の表面の濡れでは液滴のピン止め現象や表面構造への浸み込みがよく見られる。しかしながら、これらを定量的に評価することはほとんど行われていない。その理由として、濡れ現象は表面張力にみられるような力の次元で議論されることがほとんどであり、自由エネルギーの次元での議論が行われていないためである。本研究では、濡れ現象を自由エネルギーで記述し、ピン止め現象や撥水状態からの表面構造への浸み込みをエネルギー障壁としてして扱っている。平成25年度では表面構造への液滴の染み込み条件の定式化とピン止めのエネルギーの定量化を目指して研究を行った。その結果、以下のような研究成果を得た。(1)1つの孔に液滴を配置したとき、孔に液滴が浸入する実験を行い、実験結果を説明するために理論的な解析を行った。具体的には、液滴の体積は一定として孔の直径を変化させ、液滴が孔に浸み込む実験的な条件を得た。これにより、孔に浸み込む際のエネルギー障壁の大きさを理論的に見積もることができた。(2)さらに理想的なマルチピラー表面を考えて、液滴体積、ピラー間隔、ピラー直径を考慮した理論的な浸み込み条件を定式化した。その結果、針状結晶に覆われる表面において針の太さと間隔を系統的に変化させた撥水性の傾向を説明することに成功した。さらに、表面を傾けたときに液滴が滑り落ち始める滑落角(sliding angle)から、液滴がすぺり落ちるために必要なエネルギー障壁の大きさ(ピン止めエネルギーの大きさ)を見積もることが出来た。現在、これからの成果をまとめた論文を執筆中である。平成25年度では6本の論文(他のソフトマターでの成果を含めると合計12本の論文)および学会発表7件の成果を得た。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Self-Oscillation of Polymer Chains with an Fe(bpy)3 Catalyst Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hara, K. Fujimoto, H. Mayama
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 ページ: 608-612

    • DOI

      10.1021/jp408435z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Switching the Belousov-Zhabotinsky reaction with a Strong-Acid-Free Gel2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hara, Y. Yamaguchi, H. Mayama
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 ページ: 634-638

    • DOI

      10.1021/jp410915p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activation energy of the Belousov-Zhabotinsky reaction in a gel with Fe(bpy)3 catalyst2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi, K. Fujimoto
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 43 ページ: 673-675

    • DOI

      10.1246.cl131175

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generative Force of Self-Oscillating Gel2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hara, H. Mayama, K. Morishima
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 ページ: 2576-2581

    • DOI

      10.1021/jp412806y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工皮膚表面の水の触感と摩擦特性2014

    • 著者名/発表者名
      齊藤里奈、鈴木誠、前野隆司、眞山博幸、野々村美宗
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 50 ページ: 2-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wetting Dynamics of Oil-in-Water Emulsion on Agar Gel Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oyama, H. Mayama and Y. Nonomura
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 42(8) ページ: 871-872

    • DOI

      10.1246/cl.130307

  • [雑誌論文] Magnetic ordering of spin systems having fractal dimensions2013

    • 著者名/発表者名
      T. Naito, H. Yamamoto, K. Okuda, K. Konishi, H. Mayama, D. Yamaguchi, S. Koizumi, K. Kubo, T. Nakamura
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. B

      巻: 85(10) ページ: 410-418

    • DOI

      10.11400/eljb/e2013-40353-3

  • [雑誌論文] Preparation and Characterization of Fractal Elastomer Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nonomura, E. Seino, S. Abe and H. Mayama
    • 雑誌名

      J. Oleo Sci.

      巻: 62 ページ: 587-590

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Does the aquatic invertebrate nipple array prevent bubble adhesion?: an experiment using nanopillar sheets2013

    • 著者名/発表者名
      E. Hirose, H. Mayama and A. Miyauchi
    • 雑誌名

      Biology Letters

      巻: 9 ページ: 20130552

    • DOI

      10.1098/rsbl2013.0552

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Self-Epitaxial Crystal Growth of a Diarylethene Derivative with Antireflection Mothe-Eye and Superhydrophobic Lotus Effects2013

    • 著者名/発表者名
      N. Nishikawa, S. Sakiyama, S. Yamazoe, Y. Kojima, E. Nishihara, T. Tsujioka, H. Mayama, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida,
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 29 ページ: 8164-8169

    • DOI

      10.1021/la4014834

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of Periodic Swelling and Collapse of Polymer Chain Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi, Y. Takenaka and R. Fukuda
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 14351-14357

    • DOI

      10.1021/jp408417h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomolecular Motor Modulates Mechanical Property of Microtuble

    • 著者名/発表者名
      Arif Kabir, D. Inoue, Y. Hamano, H. Mayama, K. Sada, A. Kakugo
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

    • DOI

      10.2021/bm5001789

  • [学会発表] 平らな表面での非ニュートン液体の濡れ広がりのダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      眞山博幸, 千田茂樹, 西岡昭博, 野々村美宗
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      20140327-30
  • [学会発表] 超凸凹表面を持つアパタイト/高分子複合材料2014

    • 著者名/発表者名
      澤口春奈、川井貴裕、眞山博幸、野々村美宗
    • 学会等名
      日本化学会第94春季大会(2014)
    • 発表場所
      名古屋大学(東山キャンパス)
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] マイクロ構造の変化による濡れ性への影響2014

    • 著者名/発表者名
      山本峰秀、西川直樹、眞山博幸、中村振一郎、横島智、内田欣吾
    • 学会等名
      日本化学会第94春季大会(2014)
    • 発表場所
      Tower hall Funabori (4-1-1 Funabori, Edogawa-ku, Tokyo)
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 液滴の孔への浸透2013

    • 著者名/発表者名
      眞山博幸
    • 学会等名
      、高分子基礎研究会2013-2
    • 発表場所
      休暇村(広島県竹原市忠海町)
    • 年月日
      20131122-20131124
  • [学会発表] 液滴の孔への浸透2013

    • 著者名/発表者名
      眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      20130925-28
  • [学会発表] 寒天ゲル表面におけるO/Wエマルジョンの濡れダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      大山太郎、眞山博幸、野々村美宗
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [学会発表] 寒天液滴の浸入角度とエネルギー障壁2013

    • 著者名/発表者名
      眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130918-20
  • [備考] 旭川医科大学化学教室ホームページ/スタッフ 眞山博幸

    • URL

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

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公開日: 2015-05-28  

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