Development of shape control technology of liquid droplet based on liquid marble engineering

本研究の目的は、液滴と粒子のサイズが同等の次元において、高分子粒子によって安定化されたリキッドマーブルを作製し、その形状・構造、安定性について科学的理解を行うことにある。令和4年度は、下記3項目について検討を行った。1.安定化剤の作製および構造・物性評価： 2次元および3次元の（サブ）ミリメートルサイズの高分子粒子を作製し、その形状、サイズ、表面化学を評価した。粒子は以下の2つの方法で作製した。（a）高分子フィルムを金型で打ち抜く方法（2次元）、（b）高分子板からフライス盤を利用して切削する方法（3次元）。作製した粒子に対して、シランカップリング剤、金属蒸着を利用して表面疎水化処理を行った。さらに、生成粒子の形状、サイズ、臨界表面張力、表面化学を評価した。2.リキッドマーブルの作製および形状・構造、安定性評価：上記項目で作製した高分子粒子の乾燥体上で水滴を転がすことで、液滴表面に粒子が吸着したリキッドマーブルの作製に成功した。2次元粒子の系では、液滴体積とプレートサイズの比を制御することで種々の形状を有する多面体構造を有するリキッドマーブルを作製できることを明らかにした。一方、3次元粒子の系では、粒子が底面および側面が水滴表面に吸着して安定化された表面凹凸を有するリキッドマーブルが生成することを明らかにした。また、リキッドマーブルは数mmの高さから落下させても崩壊しないことを明らかにした。3.リキッドマーブルの形状制御：リキッドマーブルを物理的に合一させることで1メートルまでサイズ拡大が可能であることを確認し、外部からの機械的応力印加により、表面に任意の角度を有する直線および曲線を有するリキッドマーブルへの成形に成功した。

本研究の目的は、液滴と粒子のサイズが同等の次元において、高分子粒子によって安定化されたリキッドマーブルを作製し、その形状・構造、安定性について科学的理解を行うことにある。令和4年度は、下記3項目について検討を行った。1.安定化剤の作製および構造・物性評価： 2次元および3次元の（サブ）ミリメートルサイズの高分子粒子を作製し、その形状、サイズ、表面化学を評価した。粒子は以下の2つの方法で作製した。（a）高分子フィルムを金型で打ち抜く方法（2次元）、（b）高分子板からフライス盤を利用して切削する方法（3次元）。作製した粒子に対して、シランカップリング剤、金属蒸着を利用して表面疎水化処理を行った。さらに、生成粒子の形状、サイズ、臨界表面張力、表面化学を評価した。2.リキッドマーブルの作製および形状・構造、安定性評価：上記項目で作製した高分子粒子の乾燥体上で水滴を転がすことで、液滴表面に粒子が吸着したリキッドマーブルの作製に成功した。2次元粒子の系では、液滴体積とプレートサイズの比を制御することで種々の形状を有する多面体構造を有するリキッドマーブルを作製できることを明らかにした。一方、3次元粒子の系では、粒子が底面および側面が水滴表面に吸着して安定化された表面凹凸を有するリキッドマーブルが生成することを明らかにした。また、リキッドマーブルは数mmの高さから落下させても崩壊しないことを明らかにした。3.リキッドマーブルの形状制御：リキッドマーブルを物理的に合一させることで1メートルまでサイズ拡大が可能であることを確認し、外部からの機械的応力印加により、表面に任意の角度を有する直線および曲線を有するリキッドマーブルへの成形に成功した。