ぬれ性の基礎と制御および親水・撥水性の原理、将来展望

地上では重力の効果により見出しにくかった表面張力や濡れなどの現象が、宇宙船の中では顕在化し、飲料水や燃料タンクなどで濡れ性や表面張力を意識した流体ハンドリングが重要となります。撥水性は一昔前までは防水性に関連する技術でしたが、近年では、電池、燃料電池、インクジェットノズル、再生医工学および微小重力場における流体現象など、その進展状況には目を見張るものがあります。 　浮力対流の陰に隠れていた「マランゴニ対流」も宇宙で顕在化する現象の一つです。「マランゴニ対流」という言葉は初めて目にした方が多いと思います。宇宙では気体と液体が一旦混合すると比重差による分離効果がないため気液分離に関する工夫が必要です。マイクログラビティおよびマイクロスケールではぬれ性の効果が支配的になります。ここでは親水性、撥水性の基礎から応用まで実例を交えて紹介します。

1. ぬれ性、表面張力に関する基礎知識と測定方法
   1. はじめに
   • 微小重力場における濡れ性・表面張力の顕在化
   • 静的接触角とその測定方法
   • 動的接触角とその測定方法
   • 繊維の撥水性評価方法
   • 固体表面の撥水性評価方法
   • 表面張力とその測定方法
   • 表面粗さの評価方法
   • 接着性
2. マランゴニ対流の発生とその制御
   1. マランゴニ対流の発生
   2. マランゴニ対流の速度
   3. レイリー,マランゴニ対流
   4. 結晶成長における融液の流れに及ぼすマランゴニ対流の影響
   5. 溶接におけるマランゴニ対流
   6. 温度差マランゴニ対流
      1. 液柱内マランゴニ対流現象
      2. 磁場および回転によるマランゴニ制御
   7. 濃度差マランゴニ対流
      1. ワインの涙
      2. IPAマランゴニ乾燥
      3. マランゴニ効果を利用したトイレの洗剤
   8. 結晶成長における濃度差マランゴニ対流
   9. マランゴニ対流を利用した駆動源 (樟脳の船など)
3. 親水性・撥水性発現の原理
   1. なぜ超親水・超撥水現象がおこるのか
   2. 親水性・撥水性の向上に役立つ因子
4. ぬれ性の制御方法
   1. 前処理および洗浄
      • ピラニア洗浄
      • RCA洗浄
      • 超臨界洗浄
      • UV照射
      • プラズマ照射
   2. 化学的表面改質を利用したぬれ性制御
      • シランカップリング
   3. 表面ラフネスを利用したぬれ性制御
      • Wenzelの式
      • フラクタル表面
   4. 表面へのぬれ性パターン付与方法
   5. 温度官能性高分子イソプロピルアクリルアミド
5. 撥水技術の現状と将来動向
   1. 撥水性が要求される用途
      • 防雪・防氷
      • 繊維
      • 燃料電池など
   2. フッ素系撥水材料
   3. シリコーン系撥水材料
   4. 素材別処理技術の動向
   5. 気液分離器に関するアプリケーション
      • 疎水性膜
      • 親水性膜
      • 中空糸膜など
6. 親水技術の現状と将来動向
   1. 親水性が要求される用途
      • セルフクリーニング
      • 防曇など
   2. 光触媒酸化チタンコーティング
   3. プラズマ処理