バイオテンプレート極限加工により作製したクォーツナノピラー構造の変化による表面撥水性の制御

摘要

【緒言】ミリ波レーダーやカメラのセンサの表面の材質として親水性である石英ガラスなどの透過性材料が用いられている。長期間自浄作用を保持するために、表面に撥水コーティングを行うことで撥水効果を得る必要がある。しかしながら、コーティング剤の剥離など、恒久的な撥水効果を得ることが困難である。そこで撥水性の実現には、表面へ微細構造を施すことで起こるロータス効果を用いることで[1]、クォーツ表面を恒久的な撥水表面にできることが期待される。しかしながら、レーダーやカメラのレンズで使用されるガラスは親水性であることから、毛細管現象により微細構造による撥水性の発現が困難とされており、さらにマイクロ・ナノ構造の組み合わせにより光の透過率が著しく低下することが問題となっている。一方、分子動力学シミュレーションより得られた、親水性固体表面上の10 nm以下の高密度ナノ構造上で、完全に水が浸入することのない Cassie-Baxter モデルと Wenzel モデルの中間状態が存在することが報告されている[2]。そこで、本研究では12 nm直径および25〜60 nmで間隔を制御させた石英ナノピラー (NP)構造を作製することで撥水性を実現し、その濡れ性のメカニズムを議論した。