機械学習による有機無機複合ナノシート膜の表面濡れ性制御と高効率液体輸送技術の開発

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水や溶剤を滑落させる撥液コーティングは様々な分野で注目されているが、その設計には予測や制御が困難な表面エネルギーと表面粗さ、すなわちナノ-マイクロ構造の制御が必要であるため、研究者の経験や膨大な実験を必要とされている。本事業では有機無機層状酸化物由来の有機無機ナノシート薄膜を設計し、機械学習を活用することで、高性能な撥水・撥液ナノシート薄膜の設計・制御を目的としている。また、最終的には撥液コーティングのパターニングを形成し、液滴輸送表面の設計を目的としている。本年度は、長鎖アルキルアミンを導入した有機複合チタン酸層状化合物から、有機修飾チタン酸ナノシートコロイドを合成し、さらに薄膜を形成した。有機修飾チタン酸ナノシートコロイドの合成条件・薄膜のコーティング条件を検討した結果、接触角が60度と親水性にも関わらず、50度の転落角で水滴が滑落するチタン酸ナノシート薄膜の作製に成功した。これは、ナノシート薄膜の平坦な表面と修飾したゲスト分子の流動性によるものである。また、濡れ広がりやすい性質を持つ表面張力が低い有機溶媒に対しても、接触角が小さいにも関わらず、低い転落角で滑落する薄膜の作製に成功した。一般的に、水や油を弾くために、接触角が150度以上の超撥水膜や超撥油膜が用いられるが、本研究では有機無機ナノシートを活用することによって、親水性にもかかわらず、液滴を滑落させることができる有機-無機複合薄膜を見出した。