| 研究課題/領域番号 |
26660267
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
石井 大佑 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60435625)
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| 研究分担者 |
浦田 千尋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40612180)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 表面濡れ特性 / 接触角 / 表面張力 / 動的濡れ性 / 表面修飾 |
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| 研究実績の概要 |
本研究で構築を目指す水-油分離技術は、表面微細構造と表面化学組成を精密に制御すること達成される。固体表面における液体の挙動は、その表面微細構造と化学組成に依存している。前述したフナムシの脚では、緻密な微細構造と疎水性分泌液との複合効果により、ポテンシャルエネルギーのみで重力に抗して液体を上昇させている。この２因子を制御する事により、液体と表面の界面自由エネルギーを制御できる。これまでの研究では、フナムシの脚の微細構造流路を設計士、直接的な表面化学修飾により、界面自由エネルギーの違いで重力に抗して水の輸送挙動を制御した。その結果、表面にフッ化炭素鎖を有する流路構造では、表面張力の小さなオイルでさえ上昇不可能であることを見いだしている。また、表面修飾剤の違いによる表面張力の制御により、流路機能の書き換えの可能性を見いだしている。また、水-油分離プロセスの構築を試み、これまでに流路機能を最適化した微細凹凸表面に、表面修飾剤のパターニングを組合せ、水-油混合溶液から水-油分離プロセスの構築している。さらに、表面濡れ性の制御された微細凹凸表面のポテンシャルエネルギーの違いによる水と油の流量や流速の違いを利用した分離プロセスに成功している。
本年度は、表面構造のパターニング構造を制御することで、より高速で分離できるプロセスへと改善した。具体的には、突起構造作製幅を狭めた最小配列構造にすることで、従来のミリメートル幅に作製した表面構造における液体輸送よりも大幅に輸送速度の向上ができることを発見した。その輸送速度向上には最低3列必要であった。最両端の突起列におけるぬれ拡がりが、内側の部分を引き上げるためであると考えられる。最小配列構造は、表面張力が小さい液体で真価を発揮し、表面エネルギーが小さい表面構造における液体輸送において、輸送距離と輸送速度を大きく向上できるようになると示唆された。
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