2012 Fiscal Year Annual Research Report
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
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24360272
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中島 章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00302795)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 祥子 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50342853)
磯部 敏宏 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (20518287)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 水蒸気 / 撥水 / 酸化物 / シロキサン |
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| Research Abstract |
本年度は申請者らが独自に発見した常圧下での「水蒸気プロセス」により、各種酸化物表面が優れた撥水性能を示すようになるメカニズムを検討した。超高純度N_2ガスと有機物含有ガスを用いて、両者の流量を変えることで水蒸気プロセスを行うライン装置を製作し、この装置を使って、様々な物質に対して撥水処理の効果の検証実験を実施した。その結果、この反応は酸化物が水との相互作用により固体表面の結合が緩和し、そこにポリジメチルシロキサン等の撥水性を示す有機物が強固に付着することにより起こる可能性が高いことが判った。水蒸気の存在は、シリコン基板(表面に非晶質シリカ層を事前に形成)については有効だが、サファイヤ基板に対してはさして有効ではなく、水蒸気の有無は、シリコン基板とサファイヤ基板の疎水化後の熱安定性に影響を与えることが明らかになった。これは表面水酸基の濃度の違いによるものと考えられる。従ってこのプロセスでは、シリカや遷移アルミナ、ジルコニアなど、水との作用が大きい特定の酸化物に対し、有効に作用すると考えられる。本プロセスで起きていることは、いわばシロキサン源の常圧水蒸気CVDと呼べるものであり、従って低分子のシロキサンと類似の作用を示す可能性がある、ジメチルジヒドロキシシラン((CH_3)_3Si(OH)_2)やトリメチルシラノール((CH_3)_3Si(OH))などの物質でも起こることが考えられる。
これまでシランのコーティングは、極力不活性ガス中で行うのが常識であったが、この手法はガラス系材料に対して、水によるエッチング作用を効果的に利用した新しい撥水処理に繋がる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度当初に目標としていた、水蒸気プロセスのメカニズムがおおむね明らかになったため。
ただし結果として、効果が見込める酸化物に一定の範囲があることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
このプロセスを通じて酸化物固体表面で得られる機水性能について、単に静的な機水性だけでなく、流動性や固体間摩擦の観点から更に詳しく検討し、特徴付けを実施していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
流動抵抗は単に水滴を置くだけでなく、そこに動き(初速)を与えた場合についても詳しく検討していく。
また、固体間摩擦は原子間力顕微鏡の摩擦力顕微鏡モードを使って評価・比較を実施する。
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