ウェットプロセスによる実用固体表面への高耐久超撥油コーティングの創製

通过湿法在实用固体表面上创建高度耐用的超疏油涂层

• 批准号: 15J00802
• 负责人: 中山 勝利
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00802/
• 关键词: 超撥水・超撥油・滑液性表面; アルミニウム; 化学エッチング; 陽極酸化; PTFEコーティング; SLIPS; 自己組織化単分子膜; 撥水性; 低表面張力液体; 耐久性; XPS; 超撥油表面; 自己修復; ステンレス鋼; 酸化セリウム; アノード電解; 大気中放置; エッチング; 階層構造; 超撥水・超撥油

本年度は，これまでの研究で作製法を確立した階層構造化超撥水・超撥油Al表面の耐久性向上を目指し，市販の製品に応用されており，かつ耐候性に優れるポロテトラフルオロエチレン（PTFE）による階層構造化Al表面のコーティングを試みた．PTFEコーティング剤（旭硝子株式会社）に浸漬して十分に水洗した後，423～523 Kで加熱処理するプロセスを5回以上行うことで超撥水性が得られた．しかしながら，この超撥水性は数時間の放置で劣化する．一方，コーティング剤に浸漬後，水洗をせずに熱処理した場合，一度のコーティングプロセスで超撥水性が得られ，長時間放置しても劣化しなかった．なお，両試料とも菜種油に対しても撥油性を示さなかった．表面形態をSEMで観察すると，表面は粒径1 μm程度のPTFE由来と考えられる粒子で覆われていたが，同時にピット形態が埋没している様子も観察された．これが，高い撥油性が得られなかった原因と考えている．また，近年新たな高耐久性撥水・撥油性コーティングとして注目を集めている，食虫植物の内壁の構造を模倣したSLIPS の耐久性に対する基板形態の影響について検討した．階層構造化Al表面にポリフルオロアルキルエーテル系潤滑油Krytox®（GPL100，DuPont社）を塗布した表面に水，ヘキサデカン，エタノール，オクタンといった液滴を滴下すると，潤滑油層の存在によりわずかな傾斜ですべての液滴が滑落した．この潤滑油の大気中および水中における保持性を，階層構造・エッチピット構造のみ・孔径大多孔質構造・孔径小多孔質構造をそれぞれ有する試料に対し評価した結果，大気中では多孔質構造が最も高い保持性を示したのに対し，水中では階層構造の保持性が最も高い結果となった．なお，作製したSLIPSは潤滑油の低い流動点により高い難着氷性を示し，着氷防止表面としての応用の可能性が示唆された．

今年，我们试图提高分层，超水和超油的耐用性Al表面的耐用性，这些表面已应用于市售产品，并且具有良好的天气电阻。我们试图使用高度耐候性的Porotetrafluorotheene（PTFE）涂上分层结构化的表面。浸入PTFE涂料剂（Asahi Glass Co.，Ltd.）中，用水彻底洗涤，然后在423-523 K的热处理多五次以上，因此获得了超级驱虫性能。但是，几个小时后，这种超级水的驱除态度会恶化。另一方面，当将涂料浸入涂料中并在不用水洗涤的情况下进行热处理时，涂层过程就达到了超级含水的特性，即使长时间留下了涂层，涂层也不会恶化。此外，两种样品都没有表现出针对油菜油的石油驱除率。当使用SEM观察表面形态时，表面被认为是从PTFE衍生而来的粒径约为1μm的颗粒，但同时也观察到凹陷的形态被埋葬了。这被认为是没有实现高油油的原因。我们还研究了底物形态对滑板耐用性的影响，该滑层模拟了食肉植物的内壁结构，近年来，它作为一种新的，高度耐用的水含水和油性涂层引起了人们的注意。当将水，十六烷，乙醇和辛烷等液滴添加到表面上时，将多氟烷基醚的润滑剂krytox®（GPL100，dupont）添加到分层的Al表面上，所有液滴都在润滑的润滑油层时略微滑落。分别评估了具有分层结构，仅蚀刻坑结构，大多孔结构和小的多孔结构的样品的样品，评估了这种润滑油在大气和水中的保留。多孔结构在大气中的保留率最高，而分层结构在水中的保留率最高。由于润滑油的低倾角，制造的滑块在冰上表现出很大的困难，这表明它可以用作表面以防止冰的形成。

项目成果

電解エッチング／CeO2コーティングによる高撥水ステンレス鋼の作製

电解蚀刻/CeO2涂层制备高防水不锈钢

• 发表时间: 2016
• 作者: Nakayama Katsutoshi;Hiraga Takuya;Zhu Chunyu;Tsuji Etsushi;Aoki Yoshitaka;Habazaki Hiroki;中山勝利，小山輝，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹;◯中山勝利，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹;◯中山勝利，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹;中山勝利，小山輝，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹;◯中山勝利，青木芳尚，幅崎浩樹
• 通讯作者: ◯中山勝利，青木芳尚，幅崎浩樹

Self-healing Hydrophibic CeO2 Film Prepared by Anodic Deposition

阳极沉积法制备自修复亲水CeO2薄膜

• 发表时间: 2016
• 作者: ◯Katsutoshi Nakayama;Etsushi Tsuji;Yoshitaka Aoki and Hiroki Habazaki
• 通讯作者: Yoshitaka Aoki and Hiroki Habazaki

潤滑油を含浸した階層構造アルミニウム表面の滑液性

润滑油浸渍的分层铝表面的滑膜特性

• 发表时间: 2018
• 作者: Nakayama Katsutoshi;Hiraga Takuya;Zhu Chunyu;Tsuji Etsushi;Aoki Yoshitaka;Habazaki Hiroki;中山勝利，小山輝，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹
• 通讯作者: 中山勝利，小山輝，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹

ステンレス鋼上にアノード析出したCeO2の特異な表面濡れ挙動

CeO2 阳极沉积在不锈钢上的独特表面润湿行为

• 发表时间: 2015
• 作者: ◯Katsutoshi Nakayama;Etsushi Tsuji;Yoshitaka Aoki and Hiroki Habazaki;◯中山勝利，辻悦司，青木芳尚，S. G. Park，幅崎浩樹
• 通讯作者: ◯中山勝利，辻悦司，青木芳尚，S. G. Park，幅崎浩樹

多孔質アノード酸化アルミナを利用した自己修復性撥水・撥油表面の作製と評価

多孔阳极氧化铝自修复拒水拒油表面的制备及评价

• 发表时间: 2017
• 作者: Nakayama Katsutoshi;Hiraga Takuya;Zhu Chunyu;Tsuji Etsushi;Aoki Yoshitaka;Habazaki Hiroki;中山勝利，小山輝，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹;◯中山勝利，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹
• 通讯作者: ◯中山勝利，朱春宇，青木芳尚，幅崎浩樹