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東大、電圧を加えることにより固体表面のミクロ構造の影響が消失することを発見

発表日:2017年2月25日

静電によって濡れ挙動を制御

~電圧を加えることにより固体表面のミクロ構造の影響が消失~

1.発表者:

二田 智史(東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻 修士課程学生)

塩見 淳一郎(東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻 准教授)

2.発表のポイント:

◆液滴が固体表面上を濡らす際、電場を液滴に加えることで、個体表面の粗さによる液体の振る舞い(濡れが広がる速さ)の違いを消失させられることを発見した。

◆固液界面に加えられた電荷によって接触線摩擦(注1)が低減することを明らかにした。

◆印刷や微細構造作製に使われるインクジェット技術や、光制御や生化学分析に使われるエレクトロウェッティング技術などの制御性、信頼性、再現性の向上に貢献することが期待される。

3.発表概要:

固体の表面を液体が濡らしていく現象は、自然や産業のあらゆるところで見られます。従来、固体の濡れ広がる速さは、表面の濡れ性(静的接触角、注2)によって決まるとされてきましたが、最近になって接触角が同等でも、表面のミクロ構造の粗さによって濡れ広がる速さが大きく低減させられることがわかっています。実際の表面にはこのような粗さや静電(電荷やポテンシャル)が存在するため、その影響を理解し、制御することが課題となっています。

東京大学工学系研究科の塩見淳一郎准教授とスウェーデン王立工科大学のアンベリグスタフ教授らの共同研究グループは、液体と固体表面の間に電圧を加えることで、粗さによって濡れの速度が遅くなる効果を消失できることを発見しました。平滑面とミクロ構造を施した表面上にそれぞれ液滴を滴下して高速度カメラで観察すると、通常の場合は液滴の形や濡れ広がる速さが大きく異なるのに対して、一定以上の電圧を加えると、全く変わらなくなることがわかりました。さらに、数値計算と組み合わせた解析によってその機構も明らかにしました。

今後、印刷や材料作製に使われるインクジェット技術や、光制御や生化学分析に使われるエレクトロウェッティング技術などの制御性、信頼性、再現性の向上に貢献することが期待されます。

※発表内容などリリース詳細は添付の関連資料を参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

発表内容などリリース詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0437619_01.pdf

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