濡れ性の基礎と撥水性や親水性を生かした新しい表面利用技術

濡れ性制御技術は、エレクトロニクス機器・屋内外建材・輸送機器・スポーツ用品等、身近な生活から産業生産の至る所で広く利用されている。しかしながら、受講者の方々がそれぞれ持っている諸課題を解決するには、単純に「ヤングの式等」の一般的な理論に沿わないことも多い。 　本講演では、それらの諸課題を解決する際に、「原理」と「表面の形成方法」の間に存在する解決課題にも踏み込み、理論と実際の間を橋渡しするような基礎的な知見も提供していきたい。 　故に、「濡れ性制御の原理」の解説から、液体の滑落性に焦点を当てた「表面形成プロセス」に触れた上で、原理から考えられる「超撥水性や超親水性を生かしたアプリケーションの事例」を紹介する。

1. 表面濡れ性に関する基礎
   1. 撥水性と親水性の定義
   2. 接触角に関する基礎方程式
      • Young’s model
      • Wenzel’s model
      • Cassie’s model
   3. 基礎方程式からみた、超撥水性表面と超親水性表面の理解
   4. 液滴の転落角 (付着性) に関する基礎方程式
      • 付着エネルギー (Furmidgemodel・Contactanglehysteresis)
   5. 接触角・転落角の評価方法
   6. 固体表面エネルギーとZismanプロット
2. 液体の滑落性に焦点を当てた濡れ性制御技術
   1. 動的撥水性評価の重要性
      • フッ素系の撥水剤とアルキル系の撥水剤の例
      • 必ずしも、接触角:高 ⇒ 転落速度:高 ではない。
   2. 液滴が傾斜表面上を転落する際の内部流動状態
   3. 液滴の接触角と液滴の転落速度の関係
      • では、接触角:高 ⇒ 転落速度:高 になる条件とは?
   4. 表面粗さの違いによる液滴の滑落性の違い
   5. 表面のパターン構造の違いによる液滴の転落性の違い
   6. 液体の滑落性を向上させる「表面形成プロセス」の工学的ポイント
3. 高耐久性超撥水性の材料設計
   1. 超撥水性表面上での水滴の転落速度の基礎方程式
   2. 超撥水性表面を高耐久性化する際の課題
   3. 有機モノリス構造体を用いた高耐久性超撥水性表面の設計コンセプト
   4. 有機モノリス構造体を用いた高耐久性超撥水性表面の機能
4. 各種濡れ性を有する表面の流体摩擦
   1. 超撥水性と超親水性における流体摩擦の低減効果
   2. 光誘起超親水性を用いたマイクロ流路内における攪拌効果の向上
      • マイクロ化学工学等のMEMSや冷却機構への応用
5. 撥水性及び親水性の表面濡れ性を生かした新規利用方法の展開
   1. エレクトロウェッティングによる流体運動の制御
   2. 水の氷結や結露の抑制