独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）可持续材料研究部[研究部主任 Mamoru Nakamura] 高耐久性材料研究组研究组 Atsushi Hozumi 和研究员 Chihiro Urata 是有机氟化合物无需使用即可出色耐油
当前油处理使用以氟树脂为代表的有机氟化合物。然而，人们担心有机氟化合物对人体和环境的影响，对这些物质组的法规也逐年严格。另外，作为氟源的原料(萤石)价格飞涨，需要不使用有机氟化合物的表面处理技术。
新开发的表面处理技术首先使用通用的拒水处理剂烷基三烷氧基硅烷（有机硅烷）以及玻璃原料四烷氧基硅烷（间隔硅烷）制备包衣液。当将该涂布液涂布于各种基材并在室温下干燥时，得到透明的涂膜。请注意，该加工技术的每一步都不需要特殊的设备或条件。在通过该处理技术获得的表面上，油滴顺利地移动而不会被固定在表面上，并且表现出优异的拒油性。此外，有机氟化合物(全氟烷基三烷氧基硅烷（有机氟硅烷）)处理表面和氟树脂表面的拒油性优异。
该技术的详细信息将于 2012 年 3 月 13 日至 14 日在东京城市大学（东京世田谷区）举行的第 125 届表面技术协会会议上公布。
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喷洒在各种基材表面上的油滴（彩色） n-十六烷)情况 |
在能源资源匮乏的日本，需要开发有助于节约能源和资源的新材料/制造工艺。有机氟化合物具有低表面能、优异的拒水拒油性，作为表面改性剂广泛应用于各个工业领域。然而，生产有机氟化合物所需的萤石在全球分布不均，且价格因生产国贸易管制而波动，供应不稳定。另外，通过焚烧处理有机氟化合物需要高温，且焚烧时会产生腐蚀性强的氟化氢气体，需要大量的能源和成本，且处理设施数量有限。此外，由于有机氟化合物在生物体和环境中具有高持久性和生物蓄积性，因此法规也逐年严格。不依赖有机氟化合物的材料/工艺技术对生物体和环境友好，从节约能源、节约资源和低环境影响的角度来看，需要开发这种材料/工艺技术。
产业技术研究院一直致力于利用各种功能性分子开发具有高液滴去除性能的表面改性技术。特别是暴露于表面官能团的密度和迁移率动态润湿性的影响来减少水滴和表面之间的相互作用。并控制它。这次，我们重点关注有机硅烷，它是用途广泛的非氟表面改性剂。3-（中文）2)n-)密度（链间距离）可任意调节溶胶凝胶法，进行拒油性优异的表面处理研究开发。
这项研究和开发得到了日本学术振兴会科学研究补助金“研究活动启动支持”的部分支持。
如图1所示，将通常用作防水处理剂的有机硅烷与作为玻璃原料的间隔硅烷混合来制备涂布液。将该涂布液涂布于玻璃板、铜板等各种基材的表面并在室温下干燥时，得到厚度约1μm的透明涂膜。该涂膜由于暴露于表面的烷基链的密度降低而表现出拒油性，并且驾驶性能提高。它还具有防水性。如图1所示，这种表面处理技术还可以应用于玻璃、树脂、金属等材料以及玻璃管等曲面。
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| 图1该技术的处理流程 |
此次开发的表面处理后的基材表面，由于在有机硅烷中添加了间隔硅烷的效果，具有优异的拒油性表面（照片A-a、B-e）。油滴(n-十六烷)动态接触角前进接触角 (θ之前）为 30°后退接触角 (θ之后）是27°，这是前进接触角和后退接触角之间的差接触角滞后 (Δθ）3°极小，油滴可以顺利滑落，不会被固定在表面。另一方面，表面仅用有机硅烷处理过的基板（θ之前/θ之后/Δθ=21°/8°/13°)、氟树脂板(θ上一页/θ之后/Δθ=35°/27°/8°)，油滴润湿并扩散(照片A-b、A-d、B-f)，以及表面经过有机氟硅烷(一种有机氟化合物)处理的基材(θ上一页/θ之后/Δθ=74°/55°/19°)，油滴保留在表面上（照片A-c和B-g）。请注意，新开发表面处理后的表面不能接触水或n-不仅能出色地去除十六烷，还能出色地去除各种油滴，例如动物油（马油等）和植物油（豆油等）。
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照片 A：喷洒在经过表面处理的基材上的油滴 (a)使用新开发技术的表面处理，(b)仅使用有机硅烷的表面处理，(c)使用有机氟硅烷的表面处理，(d)氟树脂板（a至c使用玻璃基板。每个基板倾斜60度，油滴喷射后经过30秒） |
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照片 B：油滴滴入经过表面处理的玻璃管
(e) 使用新开发的技术进行表面处理，(f) 仅使用有机硅烷进行表面处理，(g) 使用有机氟硅烷进行表面处理 |
多个研究小组提出，表面暴露的官能团的迁移率越高，动态润湿性越好，AIST报告说，为了实现这一点，适当降低表面暴露的官能团的密度是有效的。通常，当用有机硅烷处理表面时，这些分子往往会紧密地聚集在一起，因此暴露在表面上的烷基链的运动受到抑制（图 2，左）。另一方面，采用新开发的表面处理技术，在溶液制备过程中，有机硅烷和间隔硅烷发生水解，形成如图2所示的共缩聚形成身体。二氧化硅（间隔硅烷水解产生的 SiO2)增加烷基链之间的距离，抑制烷基链的聚集。结果，形成了烷基链可以自由移动的空间，从而减少了油滴与表面之间的相互作用，从而获得优异的拒油性（图2，右）。
新开发的表面处理技术可以赋予各种基材表面优异的拒油性，通过降低液体与表面之间的流动阻力，有望实现节能。此外，利用该技术生产的表面涂膜具有优异的透明度和拒油性，因此有望应用于各种基材上的防油污。
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| 图2 传统技术与已开发技术在分子水平上的差异（顶面示意图） |
新开发的处理技术有望在不使用有机氟化合物的情况下防止各种基材上的油污，并减少液体和表面之间的流动阻力。今后，我们将在实际使用环境中评估其性能和耐用性，旨在开发诸如防止触摸屏显示器和窗户玻璃上的油污（指纹）、防止油污渗入纤维、以及减少建筑物和化工厂内管道中输送流体所需的功率等应用。