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【新春特集】超撥水性・超親水性表面の作製と応用技術

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特集にあたって
Introduction

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超親水・超撥水化のメカニズムと制御技術・評価法
Mechanism and Evaluation of Super Hydrophilicity and Hydrophobicity for Controlling Them

　固体表面の基本的な性質である親水性および撥水性は, 固体表面の機能と深く関わり, 印刷, 自動車, 電気, 通信, 医療, 衣料, 化粧品など, 産業から生活にわたる広範な技術分野で関心がもたれ応用されている。表面のこうした性質は二つの因子によって支配されている。一つは, 表面に存在する元素や官能基またその配列など化学的な性質に基づく因子であり, もう一つは表面の微細な凹凸構造いわゆる形態学(モルフォロジー)に基づく物理的な因子である。本稿では, まず, 親水性・撥水性に関わる化学的基礎と原理について述べ, 次いで, 超親水・超撥水化のメカニズムと制御技術および評価法について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. フォークスの式
3. フッ素原子は撥水表面をつくる
4. 接触角と表面エネルギーの関係
5. 拡張フォークス式の応用
5.1　固体の表面エネルギーを求める
5.2　液体の等接触角線とウェッティングエンビロープ
5.3　固体の等接触角線
6. 超親水・超撥水化のためのモルフォロジー
6.1　ウェンゼルの表面
6.2　カッシー-バクスターの表面
6.3　微細な凹凸構造と超親水・超撥水表面の構築
6.4　表面における微細な凹凸効果と実表面における等接触角線
6.4.1　親液性の固体材料とウェンゼルの効果
6.4.2　撥液性の固体材料とカッシー-バクスター効果
7. おわりに

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ジアリールエテン微結晶表面への光照射で可逆的に生成する超親水性表面
Reversible Formation of Superhydrophilic Surface by Photoinduced Crystal Growths on a Diarylethene Microcrystalline Surface

　光照射により可逆的に異性体を生成するフォトクロミック化合物の内で, ジアリールエテンは熱安定性, 結晶状態での反応性をもつなど際立つ性質をもつ。我々は, 光照射で可逆的に結晶成長を起こし, 表面形状を変化させることで, 表面の超撥水性の光制御に成功していた。今回, 新たな誘導体を分子設計し, 光照射で超親水性を可逆的に生成するシステムを作った。

【目次】
1. はじめに
2. 光で表面形状が変化するシステムの発見
3. 光誘起表面形状変化で超親水性表面を生成するシステムの開発
4. おわりに

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マグネシウム合金の防食機能向上のための超撥水処理技術
Superhydrophobic Treatment to Improve Corrosion Resistance of Magnesium Alloys

　水滴接触角が150°以上を示す表面を超撥水表面と呼ぶ。近年, 超撥水表面を金属材料に付与することで, 耐食性を高めようとする研究開発が盛んに行われている。本稿では, 実用金属中で最軽量であるマグネシウム合金に超撥水性を付与するための技術を述べるとともに, 作製した超撥水表面の化学的特性や耐食性の評価を行った研究例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 超撥水表面を作るために必要な要素
3. マグネシウム合金への超撥水処理
3.1　超撥水膜の作製方法
3.2　浸漬時間の影響
3.3　超撥水膜の化学的耐久性
3.4　超撥水マグネシウム合金の耐食性評価
4. おわりに

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ウェットプロセスナノコーティングによる超撥水・超親水性薄膜の作製
Design of Superhydrophobic/Superhydrophilic Thin Films by Wet Process Nano Coating

　近年, 環境にやさしい材料・作製手法が求められており, 常温常圧下で製膜可能なウェットプロセスが注目を集めている。また, ウェットプロセスは自己組織化によりnmレベルでの構造制御が可能である。ウェットプロセスナノコーティング技術により薄膜表面の濡れ性を制御することで, 様々な機能性表面の創成が可能である。

【目次】
1. はじめに
2. 超撥水性と超親水性の決定因子
3. 超撥水・超親水性コーティング技術と応用
3.1　交互積層(Layer-by-Layer, LbL)法による超撥水・超親水性コーティング
3.2　超撥水性面と超親水性面の二面性を持つJanus コーティング繊維の開発
3.3　導電性超撥水コーティングによる防氷アプローチ
4. おわりに

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大気圧プラズマジェットを用いた繊維への超撥水加工と防汚特性
Superhydrophobic Treatment and Contamination Resistance of Fabric by Atmospheric Pressure Plasma Jet

　大気圧プラズマジェットを利用してシリカ系皮膜をコーティングすることにより, 繊維表面の撥水加工を行った。表面の化学的性質と凹凸構造の形成により, 繊維表面に水の接触角150°を超える超撥水表面を構築することが可能であった。また, 防汚効果に優れており, 新たな繊維加工法としての展開が期待できる。

【目次】
1. はじめに
2. 大気圧プラズマジェット装置
3. APPJによる撥水化処理
4. 繊維への撥水化処理と接触角測定
5. 表面加工繊維の防汚性能
6. おわりに

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フッ素系コーティング剤による超撥水とその応用例
Fluoride Coating Agent for Super Repellent And Applications

　フッ素系コーティング剤は, 透明な高撥水性薄膜を室温にて形成でき, 微細な凹凸構造の表面に塗布するだけで超撥水性表面を簡単に実現することができる。超撥水の表面構造由来の問題点もまだ多いが, フッ素系コーティング剤の概要とこれを使用した超撥水の実用例を本論文にて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. フッ素系コーティング剤の概要
2.1　撥水撥油処理剤
2.2　保護・防湿コーティング剤
2.3　反応型撥水撥油コーティング剤
2.4　UV硬化型防汚コーティング剤
3. 超撥水表面の問題点
4. フッ素系コーティング剤を用いた超撥水の実用例
5. 超撥水コーティング剤　フロロサーフFS-7010概要
6. 残された問題点
7. 市場性

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[連載]紫外可視高次微分スペクトル―光反応性材料への新しいアプローチ―

第3章　紫外可視高次微分スペクトルのシミュレーション
Chapter3　Simulation Studies on Higher-Order UV-VIS Derivative Spectra

　吸収スペクトルを高次微分変換すると, スペクトル形状が著しく変わる。その形状変化の要素を把握し, かつ, 微分変換の限界を知るために, 複数の下位レベル吸収帯から成るノイズフリーの吸収スペクトルをシミュレーションによって検討する。波長間隔と半値幅が決定的な要素であることが分かる。

【目次】
1. シミュレーションの必要性
2. ノイズのない微分スペクトルのシミュレーション
3. 振動準位遷移吸収帯の半値幅と電子吸収帯形状との関係
4. 微分次数によるスペクトル形状の変化と有用性
5. 半値幅が異なる振動準位遷移帯からなる吸収スペクトル
6. 二成分系のシミュレーション
7. まとめ

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[ケミカルプロフィル]
アリルグリコール(Allyl glycol)
N-アルコキシメチルアクリルアミド(N-Alkoxymethylacrylamide)
N, N-ジメチルアクリルアミド(N, N-Dimethyl acrylamide)

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[ニュースダイジェスト]
・海外編
・国内編