産総研、超はっ水性を示す金属表面の作製に成功

本処理を行ったアルミニウム表面上の水滴
 産業技術総合研究所( http://www.aist.go.jp )サステナブルマテリアル研究部門 環境セラミックス研究グループ穂積篤主任研究員は、水を極めてよくはじく新しいアルミニウム表面処理技術を開発した。

 現在、アルミニウム表面の超はっ水処理の多くは、陽極酸化に代表される電気化学処理により表面を凹凸化させた後、フッ素含有基/アルキル基をもつシランカップリング剤溶液を用いて処理されているという。

 今回開発した処理技術では、アルミニウムを熱水処理した後、フッ素系イソシアネート化合物(-N=C=Oをもった分子)の蒸気にさらすことで膜厚1nm程度の単分子膜を形成させた。

 イソシアネートは非常に高い反応性を示す分子であり、アルミニウム表面と化学結合(ウレタン結合)し、さらに分子同士も、横方向に水素結合するため、非常に安定な単分子膜となる。また、本手法は、1.蒸気を利用するため廃液がでない2.反応の再現性がよい3.溶液法のように重合物が生成しにくい――といった点で有利である。

 得られた表面は極めて高いはっ水性を示した。その水滴接触角は、前進接触角167°/後退接触角165°と、ヒステリシス(前進接触角/後退接触角の差)が極めて小さいため、水滴は表面を容易に転がっていく。また、この表面処理によってもアルミニウムの金属光沢は失われない。

 本処理技術によりアルミニウム表面の汚れ防止効果や、流体(水)と表面との流動抵抗の減少が期待でき、化学プラントや建物内配管などにおける流体搬送用動力の低減、流体への添加剤不要(低環境負荷)、腐食防止による長寿命化などによって、省エネルギー化に貢献できる。