表面ナノ構造に基づく超親水・超撥水金属材料の創製と高反射エネルギー材料への応用

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本年度はピロリン酸アノード酸化およびSAM修飾によってアルミニウム表面に発現した，超親水性および超撥水性と表面ナノ形状の関係について詳細に検討を行なった．283K，80Vのピロリン酸アノード酸化を種々の時間施した試料表面に0.5マイクロLの水滴を着滴すると，着滴の33 ms後の水接触角はアノード酸化時間60 minにおいて極小値を示したのち増大した．最も水接触角が小さいアノード酸化時間60 minのアルミニウム表面上においては，着滴33 ms後の水接触角が9.2°であり，水接触角10°以下の超親水性が超高速で発現していることを見出した．また，液滴の蒸発時間から親水性を評価する新たな手法を取り入れたところ，蒸発時間がアノード酸化時間60 minにおいて極小値を示す同様の傾向を示した．すなわち，ナノファイバー形成アルミニウム表面に発現する超親水性は，ナノファイバーが長ければ長いほど良い訳ではないことが示唆され，SEMおよびAFMによる詳細な表面観察の結果を加味すると，ナノファイバーがピラミッド状のバンドル構造を形成するさいに最も高速の超親水性を示すことを明らかにした．また，ビデオAFMを用いて水中に保持したナノファイバー形成試料表面をその場観察したところ，ナノファイバーのバンドル構造は水中でも構造を保ち続けることがわかった．加えて，前年度明らかにした超撥水性を詳細に検討するため，自己組織化単分子膜修飾試料の動的接触角測定を行った．液滴の滑りやすさを示す指標である接触角ヒステリシスは，1）ポーラス構造がアルミニウム表面に生成すると増大し，2）ナノファイバーおよびバンドル構造が生成すると減少し，3）ナノファイバーの化学溶解および横倒れ構造の形成が生じると再び増大した．このような変化に対応して，アルミニウム表面は「吸着性－滑落性－吸着性」の超撥水性を示すことを明らかにした．