濡れの設計・制御と表面自由エネルギーの解析技術

固体表面の濡れは身近な現象であり、様々な分野に密接に関係しています。目視でき直感的にイメージしやすい一方で、特に動的な濡れに関しては誤解が多く見受けられます。この近年重要視されてきている動的濡れ性について、評価するために必要な知識と方法を、実際的な問題点と解決法を絡めながら解説します。また濡れ性の制御に関しても、最新の知見を含めて解説します。

1. 静的濡れ性とその測定法および設計・制御
   1. 接触角の定義と解釈
      1. 理想的な均質・平滑表面
         • Youngの式
      2. 凹凸のある理想的な均質表面
         • Wenzelの式
      3. 物理的・化学的に不均一な表面
         • Cassieの式
   2. 接触角測定法 (Sessile drop法)
      1. 測定条件
      2. 解析方法
   3. 接触角測定における注意点
      1. 液滴量の影響
      2. 解析における誤差
      3. 測定値の信頼性
      4. 経時変化
   4. 液体の表面張力測定
      1. 懸滴法
      2. Wilhelmy法・輪環法
   5. 固体の表面エネルギー測定
      1. 臨界表面張力の見積
         • Zismanプロット
      2. 表面エネルギーの成分分けによる評価
         • Owens-Wendt法
   6. 静的濡れ性のまとめ
      • 静的濡れ性の設計・制御
2. 動的濡れ性
   1. 動的濡れ性の定義と解釈
      1. 動的濡れ性研究の背景
      2. 液滴転落角
      3. 接触角ヒステリシス
      4. 液滴転落挙動
      5. 接触角の経時変化 (親水・親液表面の評価)
   2. 動的濡れ性の測定法
      1. 滑落法による液滴転落角と接触角ヒステリシスの測定
         1. 測定条件
         2. 液滴量依存性
      2. 拡張収縮法による接触角ヒステリシスの測定と液滴転落角の推定
      3. 液滴転落挙動評価
         1. 測定条件と測定・解析システム
         2. 液滴転落挙動の解析
         3. 液滴転落挙動の解釈
      4. 3相界面の移動
         1. 測定方法
         2. 測定例と解釈
      5. 接触角の経時変化測定
   3. 動的濡れ性測定・解釈における注意点
   4. 動的濡れ性のまとめ
      • 設計・制御のヒント
3. いくつかの材料表面での実例
   1. 有機高分子薄膜表面
   2. 自己組織化単分子膜表面
   3. 金属酸化物 (薄膜) 表面
   4. ゲル等の付着性評価
   5. その他
• 質疑応答