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撥水表面上での水滴の転落挙動の解析と超高速水滴滑落コーティング膜の創製

水滴在疏水表面的下落行为分析及超高速水滴滑动涂膜的制备

基本信息

批准号：
05J08586
负责人：
鈴木俊介
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

元来親水的な固体表面を撥水化する技術は工業用途として高いニーズを有している。これまで、撥水性固体表面の特性は静的な撥水性(接触角や転落角)などで評価されてきた。しかし、液滴除去など動的なぬれ性を評価するには、静的な評価方法だけでは不十分である。本研究では、液滴の動的な挙動(特に転落挙動や転落(加)速度)に注目し、実験的な評価から撥水表面の新たな設計指針をたてることを目的とした。固体表面としてはSi基板を用い、様々なシランカップリング剤(アルキルシラン、フルオロアルキルシラン)を被覆処理した。被覆条件(シランの使用量・雰囲気・被覆時間など)や被覆方法(浸漬法・CVD法)を検討することによりコーティングの表面粗さ・シランの被覆率を任意に制御した。液滴には水、アルコール溶媒、ジオキサン水溶液を用いた。液滴の転落挙動の観察には高速度カメラによる直接観察に加え、シート光レーザーと蛍光粒子を併用した「粒子画像流速測定(PIV)法」を利用することで液滴内部の流動状態を直接観察した。これまで、水滴の転落(加)速度は液滴の回転成分と固液界面でのすべり成分が存在するといわれていたが、その割合や液滴の転落挙動に対する寄与は明確でなかった。本研究では独自の流動モデリングを用いて、水滴の転落加速度の成分わけを矛盾無く説明した。特に、化学的均一性が高く、nmレベルで平滑なコーティング面では水滴に大きなすべり加速度が期待でき、水滴除去性能が高くなるという高速水滴除去表面としての一つの設計指針を得た。本研究では、液滴の転落挙動の制御を任意に制御する方法を検討した。特にライン状撥水表面や平行平板への液滴の挟み込みなどで液滴の転落挙動制御の可能性を見出した。また、撥水表面における過冷却水滴の氷結挙動を評価し、水滴と各種表面の相互作用についても考察した。

Hydrophilic solid surface modification technology has high industrial applications. Water repellency The surface properties of solids are static water repellency (contact angle and drop angle). For example, if the liquid droplet is removed, the static evaluation method will not be very good. This study focuses on the evaluation of droplet motion (especially drop motion and drop acceleration) and new design guidelines for droplet motion. The solid surface of the Si substrate is coated with a coating material. The coating conditions (amount of coating used, coating time) and coating method (immersion method, CVD method) are discussed. The surface roughness and coating rate of the coating can be controlled arbitrarily. Liquid droplets are used in water, solvent and aqueous solution. The observation of droplet motion is based on the direct observation of particle velocity and particle velocity. The velocity of water droplet falling (acceleration) is related to the component of droplet return and the component of solid-liquid interface. In this study, there is no contradiction between the use of independent flow and the composition of falling acceleration of water droplets. Especially, chemical uniformity is high, nm is smooth, surface is large, acceleration is expected, droplet removal performance is high, high speed droplet removal surface is designed. In this study, the method of controlling the falling motion of liquid droplets was discussed. In particular, the possibility of droplet entrainment on a thin, flat surface or a parallel plate has been demonstrated. Evaluation of the formation and movement of supercooled water droplets on water surfaces, and investigation of the interaction of water droplets on various surfaces

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Sliding Behavior of Water Droplets Sandwiched Between Hydrophobic Surfaces

夹在疏水表面之间的水滴的滑动行为

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Proceedings of microTAS2007Conference vol.2
影响因子：
0
作者：
S. Suzuki;A. Nakajima;M. Sakai;A. Hashimoto;N. Yoshida;Y. Kameshima;K. Okada
通讯作者：
K. Okada

撥水性固体表面での液滴分離方法

疏水固体表面的液滴分离方法

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Sliding acceleration of water droplets on a surface coated with fluoroalkylsilane and octadecyltrimethoxysilane

DOI：
10.1016/j.susc.2006.03.015
发表时间：
2006-05
期刊：
Surface Science
影响因子：
1.9
作者：
Shunsuke Suzuki;A. Nakajima;M. Sakai;Jeong-Hwan Song;Naoya Yoshida;Y. Kameshima;K. Okada
通讯作者：
Shunsuke Suzuki;A. Nakajima;M. Sakai;Jeong-Hwan Song;Naoya Yoshida;Y. Kameshima;K. Okada

撥水性固体表面に挟まれて転落する水滴の内部流動の観察

观察落在防水固体表面之间的水滴的内部流动