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2014 年度 実績報告書

水を利用した酸化物固体表面の撥水処理技術の機構解明と応用

研究課題

研究課題/領域番号 24360272
研究機関東京工業大学

研究代表者

中島 章  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (00302795)

研究分担者 磯部 敏宏  東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20518287)
松下 祥子  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50342853)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード水蒸気 / 酸化物 / 撥水
研究実績の概要

本年度は、凹凸の大きい表面として多孔質ガラスを選択し、これにシリカゾルと、TEOSを用いて粗さを付与した。この試料に対して水蒸気処理を実施して表面水酸基濃度を向上させたのち、フッ素系シラン(FAS17)で処理し、試料を撥水化させた。この試料と共に、さらにフッ素オイルを含浸した試料を作製し、これらの静的・動的撥水性、および流水暴露試験前後での転落角を評価した。また、比較としてシリコンウェハーを用いた平滑撥水表面も作製し、同様の測定を行った。フッ素オイルを入れない試料では、表面が超撥水化し、低い転落角を示した。撥水化多孔質ガラスの接触角はフッ素オイルを含浸させることで低下したが、同時に転落角も低下した。 流水暴露試験を行ったところ、フッ素オイルを入れない試料は水滴の転落角が増大したが、フッ素オイルを入れた試料では転落角の増大は見られなかった。
液滴内部流動測定の結果より、フッ素オイルを入れた試料では平滑撥水表面よりも高い液滴除去性能を有していることが明らかになった。 また、フッ素オイルを入れた試料上を水滴が転落する際には、滑り成分速度の寄与が大きいが、オイルの粘度が大きくなると回転成分速度が大きくなり、転落速度は低下することがわかった。液滴が転落する際の粘性散逸エネルギーはフッ素オイルを入れた試料で特に大きく、この値はオイルの粘性と関係があることが、実験結果を用いた計算により示唆された。本実験結果から、水蒸気処理は平滑な表面だけでなく、凹凸を持つ複雑な形状のバルク体表面をシラン等で撥水処理するための前処理として優れていることがわかった。
また、平滑面を用いた固体間摩擦に関する検討から、摩擦係数に水分の毛管凝縮力が影響していることが考えられた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Adhesion and friction force on various smooth hydrophobic silane coatings2015

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto, M. Sakai, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: 683-684

    • DOI

      10.1246/cl.150018

    • 査読あり
  • [学会発表] 親水性・撥水性の表面科学~超親水・超撥水表面の作製と応用~2015

    • 著者名/発表者名
      中島章
    • 学会等名
      平成27年度日本真空学会1月研究例会、日本表面科学会第84回表面科学研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2015-01-23
    • 招待講演
  • [図書] 化学の要点シリーズ12「固体表面の濡れ性~超親水性から超撥水性まで~」2014

    • 著者名/発表者名
      中島章
    • 総ページ数
      129
    • 出版者
      共立出版

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公開日: 2016-06-01  

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