固気液界面(コンタクトライン)ダイナミクスの高精度測定

固-气-液界面（接触线）动力学的高精度测量

基本信息

批准号：
16760169
负责人：
小宮敦樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,研究代表者が有している位相シフト技術を本計測装置に組み込むことによって,コンタクトラインの高精度測定を行った。昨年度構築した二次元分布膜厚観察システムを用いて静的コンタクトラインの膜厚プロファイルを測定するとともに,液滴を移動させることによって生じる動的膜厚プロファイルの挙動観察も行った.研究代表者が属する若手研究会では,エタノールカーボン系のコンタクトライン数値シミュレーション結果(MDシミュレーション)をベースに議論が行われていることから,本年度の実験も観察資料をエタノールーカーボン系とし,カーボン蒸着反射基盤の作成を昨年度に引き続き行った.さらに付加試料として,動的プロファイルを観察しやすいシリコーンオイル-カーボン系での実験も行った.エリプソメータを基礎とした光学系にレンズ系を付加することで,測定視野が250ミクロン四方となるように改良を施し,得られた画像を位相シフト画像に変換して観察を行った.以上の測定システムを用いて,上記二種類の試料のコンタクトラインプロファイルを高精度に測定し,マクロな視点における「接触角」では表せない固液界面の形状を評価した.特にコンタクトライン前縁の前進接触角動的プロファイルにおいては,ある接触角に達するまでコンタクトラインは維持され,その後進行を開始するといったプロファイルが定量的に観察された.これにより,静滴法等で得られるマクロな視点での接触角で評価する濡れ性とは異なる固液界面接触状態が存在することが実験的に明らかとなった.なお,上記研究成果の一部である画像処理技術については,国内外の学術講演会にて研究発表を行っており,評価を得ている.

今年，我们将首席研究员拥有的相移技术融入到该测量装置中，进行了接触线的高精度测量。利用去年建成的二维分布膜厚观测系统，我们测量了静态接触线的膜厚剖面，并且还观察了由运动液滴产生的动态膜厚剖面的行为。基于乙醇碳基接触线数值模拟（MD模拟）的结果进行了讨论。因此，在今年的实验中，我们使用了乙醇-碳体系作为观察材料，并从去年开始制作了碳沉积反光基底。此外，作为额外的样品，我们使用了硅油-碳体系，使得我们还进行了一项实验，通过在椭偏仪的光学系统中添加透镜系统，将测量视场提高到250微米见方。将获得的图像转换为相移图像进行观察。利用上述测量系统，对上述两类样品的接触线轮廓进行高精度测量，测量宏观角度的“接触线轮廓”我们评估了无法用角度来表达的固液界面的形状。特别是在接触线前缘处的前进接触角的动态剖面中，评估了固液界面的形状。我们定量地观察到水量保持不变然后开始进展的曲线。这表明固液界面接触状态与通过坐滴法获得的从宏观角度通过接触角评估的润湿性不同。实验证明了上述图像处理技术的存在。上述研究成果中的图像处理技术已在日本国内外的学术会议上发表，并受到好评。