Vol.7 No.3 2014
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研究論文:低環境負荷表面処理技術の開発(穂積ほか)−196−Synthesiology Vol.7 No.3(2014)5 今後の課題と展開今回、我々が開発した透明皮膜は、優れたはつ液性を示すものの、1)加熱処理をしていない、2)有機成分が多い、ことから皮膜硬度、耐熱性が十分でないことは当初より弱点として把握していた。事実、多くの企業から、それらの耐久性が不十分という厳しい評価結果を頂いた。このような企業側から得られたニーズ情報と、現状の皮膜性能の客観的な自己分析により、今後の改良指針をいち早く決めることができた。現在、皮膜性能の向上を目指し、研究を進めている。[28]-[30]世の中の技術開発動向、企業ニーズを満たすための研究開発は何か? 情報収集と目利きが重要であることを、この研究開発を通して再認識することができた。前述のように、表面の官能基密度を制御することで、優れたはつ液性が発現することを実験的に検証できたが、科学的な分析に基づく原理の解明には至っていない。濡れの研究は一見、表面の研究のようであるが、実際は、液体と固体の接触により形成される界面がその機能を大きく支配している。しかし、界面に特化した分析手法は少なく、濡れの研究領域においては、ほとんど手つかずの状況にある。今後、所内外の分析化学の専門家と共同で研究を進め、この不思議な界面特性の原理を解明していきたいと考えている。また、はつ液皮膜のような人工表面は、摩擦や摩耗等の損傷により、表面を被覆している分子の剥離、構造の崩壊、不純物の堆積等が起こると、その機能が著しく低下し永久に回復しない。これが組織再生と自己補修機能を有する生物体表面と人工表面の決定的な違いであり、はつ液材料の実用化を阻む最大の原因である。これに対し自然界では、蓮の葉のような植物表面はプラントワックスを分泌し続け、超はっ水性やセルフクリーニングといった表面機能を持続させている。このような生物体の機能維持機構を模倣し、はつ液性を示す分子を持続的に徐放するような機能を皮膜に導入することができれば、機能の耐久性が著しく向上することが期待される。今後は、このような生物の機能維持機構を模倣した新規な機能性皮膜の開発にも取り組んで行きたい。「表面を制するものは材料を制する」という理念のもと、機能性皮膜/表面の開発、実用化に向けて、所内外の研究者、事務部門と連携しながら研究を進めていく予定である。謝辞共同研究者の名古屋市工業研究所の八木橋信博士、元産総研博士研究員のDr. Dalton Cheng、Dr. Benjamin Mashederに謝意を表します。[1]TS. Wong, T. Sun, L. Feng and J. Aizenberg (eds.): Interfacial materials with special wettability, MRS Bull., 38 (5), 366-371 (2013).[2]A. Ulman: Formation and structure of self-assembled monolayers, Chem. Rev., 96 (4), 1533-1554 (1996).[3]W. C. Bigelow, D. L. Pickett and W. A. Zisman: Oleophobic monolayers: I. Films adsorbed from solution in non-polar liquids, J. Colloid Sci., 1 (6), 513-538 (1946).[4]A. Y. Fadeev and T. J. McCarthy: Trialkylsilane monolayers covalently attached to silicon surfaces: Wettability studies indicating that molecular topography contributes to contact angle hysteresis, Langmuir, 15 (11), 3759-3766 (1999).[5]A. Y. Fadeev and T. J. McCarthy: Binary monolayer mixtures: Modification of nanopores in silicon-supported tris(trimethylsiloxy)silyl monolayers, Langmuir, 15 (21), 7238-7243 (1999).[6]A. Y. Fadeev and T. J. McCarthy: Self-assembly is not the only reaction possible between alkyltrichlorosilanes and surfaces: Monomolecular and oligomeric covalently attached layers of dichloro- and trichloroalkysilanes on silicon, Langmuir, 16 (18), 7268-7274 (2000).[7]A. Tuteja, W. Choi, M. Ma, J. M. Mabry, S. A. Mazzella, G. C. Rutledge, G. H. McKinley and R. E. Cohen: Designing superoleophobic surfaces, Science, 318 (5856), 1618-1622 (2007).[8]K. Liu, Y. Tian and L. Jiang: Bio-inspired superoleophobic and smart materials: Design, fabrication, and application, Prog. Mater. Sci., 58 (4), 503-564 (2013).[9]TS. Wong, S. H. Kang, S. K. Y. Tang, E. J. Smythe, B. D. Hatton, A. Grinthal and J. Aizenberg: Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity, Nature, 477 (7365), 443-447 (2011).[10]H. F. Bohn and W. Federle: Insect aquaplaning: Nepenthes pitcher plants capture prey with the peristome, a fully wettable water-lubricated anisotropic surface, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101 (39), 14138-14143 (2004).[11]X. Yao, Y. Hu, A. Grinthal, TS. Wong, L. Mahadevan and J. Aizenberg: Adaptive fluid-infused porous films with tunable transparency and wettability, Nat. Mater., 12 (6), 529-534 (2013).[12]W. Ma, H. Wu, Y. Higaki, H. Otsuka and A. Takahara: A“non-sticky”superhydrophobic surface prepared by self-assembly of fluoroalkyl phosphonic acid on a hierarchically micro/nanostructured alumina gel film, Chem. Commun., 48 (54), 6824-6826 (2012).[13]A. Grinthal and J. Aizenberg: Mobile interfaces: Liquids as a perfect structural material for multifunctional, antifouling surfaces, Chem. Mater., 26 (1), 698-708 (2014). DOI: 10.1021/cm402364d.[14]Y. Zushi, J. N. Hogarh and S. Masunaga: Progress and perspective of perfluorinated compound risk assessment and management in various countries and institutes, Clean. Techn. Environ. Policy, 14 (1), 9-20 (2012).[15]D. F. Cheng, C. Urata, M. Yagihashi and A. Hozumi: A statically oleophilic but dynamically oleophobic smooth nonperfluorinated surface, Angew. Chem. Int. Ed., 51 (12), 2956-2959 (2012).[16]D. F. Cheng, C. Urata, B. Masheder and A. Hozumi: A physical approach to specifically improve the mobility of alkane liquid drops, J. Am. Chem. Soc., 134 (24), 10191-10199 (2012).[17]A. Hozumi and O. Takai: Preparation of ultra water-repellent films by microwave plasma-enhanced CVD, Thin Solid Films, 303 (1-2), 222-225 (1997).参考文献

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