電気的な表面電荷による固体表面の濡れ特性の制御

通过表面电荷控制固体表面的润湿特性

• 批准号: 10780075
• 负责人: 酒井 英樹
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780075/
• 关键词: 接触角; 表面電荷; 界面張力

本研究では,使用する物質固有の性質に依存せずに濡れ特性を自由に設計することを目的として,電気的に発生させた表面電荷によって固体表面の濡れ特性を制御するという従来とはまったく異なった新しい制御法を提唱する。本年度の研究では,固体表面の水に対する滑れ特性の表面電荷依存性の実験結果を解析することで,表面電荷によってどの程度,濡れ特性が制御できるかを明らかにした。例えば,固体表面に原子1個あたり1電子分の表面電荷を与えたとすると,濡れ特性の指標である接触角が30度ほど低下する。さらに,表面電荷による濡れ特性の変化の特徴として,つぎの2点を明らかにした。1)固体に接する水の量が少ないほど表面電荷を与えたときの接触角の変化が大きくなる。よって,大きさの異なる水滴に対して,濡れ特性を均一に制御することは困難である。2)固体に水が接する際,条件によっては,固体から水に水素イオンが放出されることがある。生活環境中での濡れの制御では,水道水や雨水といった緩衝作用が乏しい液体を対象にする必要があるが,これらの液体に水素イオンが加えられると,酸性化する。従来のフッ素加工に代表される化学的修飾による濡れ特性の制御では,固体の物性に強く依存する代わりに液体の性質はあまり重要ではなかった。一方,本研究で提唱する表面電荷による制御法は,固体の物性に依存しない代わりに,接する液体の量に依存したり,液体が磁性化したりする。今後,洗浄の効率化や窓ガラスの結露の予防へ応用するには,使用環境を考慮する必要がある。

在这项研究中，我们提出了一种完全不同的新控制方法，其中固体表面的润湿特性由电产生的表面电荷控制，目的是自由设计润湿性能而不取决于所使用的物质的固有特性。在今年的研究中，通过分析固体表面对水的滑动特性的表面电荷依赖性的实验结果，我们阐明了可以通过表面电荷控制润湿性能的程度。例如，如果将每个原子的一个电子的表面电荷施加到固体表面，则接触角（是润湿性能的指示）将减小约30度。此外，以下两个点被阐明为由于表面电荷而导致的润湿性能变化的特征。 1）与固体接触的水量越小，当施加表面电荷时，接触角的变化就越大。因此，很难统一控制不同大小的水滴的润湿性能。 2）当水与固体接触时，根据条件，可以将氢离子从固体释放到水中。在生活环境中控制润湿需要靶向具有较差的缓冲作用的液体，例如自来水和雨水，但是当将氢离子添加到这些液体中时，它们就会酸化。在通过化学修饰（例如常规氟加工）控制润湿性能时，液体的性能不太重要，而不是强烈依赖于固体的物理特性。另一方面，本研究中提出的表面电荷控制方法不取决于固体的物理特性，而取决于与之接触的液体的量，并且液体被磁化。将来，有必要考虑使用环境，以提高清洁效率并防止窗玻璃上的凝结。

项目成果

Hideki Sakai: "The Dependence of the Apparent Contact Angles on Gravity" J.Colloid and Interface Science. 210. 152-156 (1999)

Hideki Sakai：“表观接触角对重力的依赖性”J.Colloid and Interface Science。

Hideki Sakai: "Effect of gravity on the apparent contact angles"Hydrocolloids Part 2. 2. 101-106 (2000)

Hideki Sakai：“重力对表观接触角的影响”Hydrocolloids Part 2. 2. 101-106 (2000)