Spatiotemporal control of dynamic wetting on heterogeneous composite surfaces

异质复合材料表面动态润湿的时空控制

• 批准号: 22K14490
• 负责人: 李 禮林
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14490/
• 关键词: 微細周期構造; ナノ/マイクロ加工; 動的濡れ制御; 濡れ性; シランカップリング; ミクロ接触線; 複合表面; 微細加工; 固-液接触線摩擦

自然や実用の表面は複数の化学的組成からなる異質複合表面が主であり、また様々な長さスケールの粗さがランダムに存在する。そのため動的濡れの学理が応用場面に波及するためには、表面の物理化学的異質性を考慮した固-液接触線挙動の理解が必要であり、究極的なマクロ流れの全体制御が可能になる。そこで本研究では、異なる長さスケールの異質複合表面における動的濡れ現象を接触線移動速度と接触線のミクロ形状の面で探索する。1年目は当初の計画通り、複数の異質表面（分子構造由来の異なる濡れ性を持つ複数の表面）からなる複合表面を作製した。ガラス基板表面におけるリソグラフィとシランカップリングによる複合表面を予備実験で作製していたが、ガラス基板由来の数ナノスケール粗さは分子配列を阻害する要因となっていたため、数オングストロームの粗さを持つシリコンウエハーに変更し作製を行った。形成した分子膜は原子間力顕微鏡、分光エリプソメーター、角度可変偏光式フーリエ変換赤外分光により評価を行うと共に長さスケールの異なる濡れ性パターン表面が作製できた。表面における高速濡れ広がり、接触角ヒステリシスなどダイナミクスを含む濡れ性の評価を行った。

自然和实用的表面主要是由多种化学成分组成的异质复合表面，各种长度尺度的粗糙度随机存在。因此，为了将动态润湿原理推广到应用场合，有必要了解固液接触线的行为，考虑到表面的物理化学不均匀性，最终使控制整个表面成为可能。宏观流动。因此，在本研究中，我们从接触线移动速度和接触线微观形状方面探讨了不同长度尺度的异质复合材料表面的动态润湿现象。在第一年，按照最初的计划，我们创建了一个由多个异质表面（多个具有不同润湿性的表面，源自其分子结构）组成的复合表面。初步实验中，通过光刻和硅烷偶联在玻璃基板表面制备了复合表面，但由于玻璃基板产生的几纳米级粗糙度是抑制分子排列的因素，因此表面粗糙度达到几埃。通过更换为硅晶片来进行制造。使用原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪和可变角度偏振型傅里叶变换红外光谱仪对形成的分子膜进行评估，我们能够创建具有不同长度尺度的润湿性图案表面。我们评估了润湿性，包括表面的高速润湿和铺展以及接触角滞后等动力学。

项目成果

濡れ性複合樹脂薄膜表面における水滴の濡れダイナミクス

可湿性复合树脂薄膜表面水滴的润湿动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: 李 禮林;松崎 正幹;松井 徳純;塩見 淳一郎
• 通讯作者: 塩見 淳一郎

バイフィリック表面における移動接触線の数値解析

双亲表面上移动接触线的数值分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 袁 志成;沈 佳杏;李 禮林;松崎 玄伸;高木 周;塩見 淳一郎
• 通讯作者: 塩見 淳一郎