独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）可持续材料研究部[研究主任Mamoru Nakamura]高耐久性材料研究小组组长Atsushi Hozumi和研究员Chihiro Urata开发了一种表面处理技术，可以显着抑制各种粘性液体和冰的粘附。
目前大多数防液处理（防水防油处理）有机氟化合物加工和表面微机械加工。然而，有机氟化合物的制造和处理成本较高，且微加工需要特殊设备和较长的加工时间。因此，需要一种不依赖于有机氟化合物或微加工的廉价的防液处理技术。
新开发的拒液处理技术可以凝胶我们走是啊绽放当在固体表面上形成含有疏液成分的凝胶时，疏液成分在与凝胶分离时渗出到表面上，形成薄层并表现出优异的疏液性能。与表面形成的疏液层没有亲和力的液体，即使是粘稠的液体，也无法粘附在表面上，会顺利地滑落。该加工技术不需要特殊的设备或反应条件，只需涂敷涂布液即可成型。另外，处理后的表面是透明的，可以扩大面积（A4尺寸）。
新开发的表面处理技术可以抑制各种粘性液体的粘附，减少冰的粘附，因此有望用于包装容器、模具、船底、取水口、建筑材料等容易粘附粘性液体和冰的固体表面。它有望保持美观、降低成本、减少能耗、简化维护并提高安全性和可靠性。
该技术的部分成果将在2014年12月12日在大阪科学技术中心（大阪府大阪市）举办的第3届自然产业奖以及2015年1月28日至30日在东京有明国际展览中心（东京江东区）举办的第14届国际纳米技术综合展览及技术大会上发表。纳米技术9406_9430
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新开发的表面处理技术和拒液性
（使用伍斯特沙司作为粘稠模型液体） |
在能源和资源匮乏的日本，需要有助于节约能源和资源的新材料和制造工艺。当液滴附着在固体表面时，会导致夹杂物损失、表面腐蚀和劣化、外观变差、可视性降低、流体阻力增加，从而严重损害装置和设备的安全性和可靠性。因此，从基础和应用角度，人们正在积极开发具有优异液滴去除性能和防粘附性能的表面处理技术。然而，迄今为止，许多表面处理技术都依赖于有机氟化合物的表面处理和表面微加工。为了容易且廉价地制造疏液表面，需要不依赖于这些的表面处理技术。
产业技术研究院正在开发不使用有机氟化合物处理或表面微细加工，而是通过简单的方法即可发挥优异的疏液性的表面改性技术。迄今为止，它是一种常见的拒水处理剂烷基三烷氧基硅烷以及玻璃原料四烷氧基硅烷制成的透明涂膜。表现出优异的拒油性(2012 年 3 月 13 日 AIST 新闻稿)另外，甲基硅烷以甲基硅氧烷为主要原料，利用甲基硅氧烷骨架的耐热性，我们还开发出了兼具耐热性和拒油性的透明涂膜（AIST 新闻稿，2013 年 9 月 10 日）。然而，这些涂层表面不能用纯液体（水或n-十六烷)等油类表现出优异的拒液性，但有时对蛋黄酱和酱汁等粘性液体无效。此外，当这些表面上形成冰时，冰会牢固地粘附在涂层表面上，从而难以除去冰。因此，我们致力于开发一种表面处理技术，以抑制粘附并降低这些粘性液体和粘附的冰的粘附力。
这项研究和开发得到了教育、文化、体育和科学技术部科学研究补助金“创新领域研究（24120005）”的部分支持。
此次开发的表面处理技术利用了凝胶和树脂中观察到的分离相分离现象。迄今为止，大部分研究都集中在抑制脱落和开花上，因为它们通常会损害产品的外观。这次，我们积极利用并控制这种相分离现象，在表面形成一层薄薄的脱模剂（排斥液），实现了具有优异抗粘着性的表面处理。这种表面处理提供了出色的柔韧性和透明度。聚二甲基硅氧烷（有机硅树脂）以硅树脂原料和疏液液为骨架成分，与催化剂混合，进行涂布成型，然后固化。制造后，固体表面立即是透明的，但随着时间的推移，观察到防护液体的分离（图1a）。各种粘稠液体（我们熟悉的粘稠液体包括蛋黄酱、酱汁等调味料）顺利地从通过剥离形成一层薄薄的驱避液的表面滑落。另一方面，这些粘性液体牢固地粘附在不含排斥性液体的单一有机硅树脂的表面或不显示脱模性能的凝胶表面上（图1b、c）。
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| 图1 (a) 新开发的驱虫凝胶和含有不释放疏液成分的凝胶的分离行为。 (b)释放凝胶的拒液性(每个样品倾斜约20°，(I)和(II)分别是蛋黄酱和酱汁的滴落位置)。 (c)疏液机理示意图 |
当精确控制有机硅树脂与疏液液体之间的亲和力时，释放行为表现出温度响应性。图2a所示的湿凝胶在室温下不释放，但在低于冰点的温度下观察到释放，并且这种释放行为是可逆的。此外，由于冰对该表面的粘附力极小，因此冻结在该凝胶表面上的冰柱（粘附的冰）以轻微的斜度从表面滑落（图2b）。即，由于该凝胶仅在降雪等寒冷天气下发生脱粘，因此在暖和的天气下，能够抑制因脱粘而导致的忌避液的无用的流出。
作为拒水液体，它与水发生反应，自发形成超拒水表面十八烷基三氯硅烷 (ODS)使用后，释放的ODS分子逐渐与空气中的水分子发生反应，在凝胶表面形成荷叶状的凹凸结构（图2c）。该表面表现出超强的拒水性，水滴的接触角超过150°，与荷叶的接触角相似。当该凝胶被切割时，内部横截面保持透明，表明只有分离的ODS分子与空气中的水分发生反应。此外，当放置在空气中时，切面逐渐变白并变得超防水，表明这种凝胶具有自愈功能。
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| 图2 (a) 利用温度可逆控制释放，(b) 在温度响应释放凝胶表面滑动冰（在圆柱形容器中制备冰柱），(c) 含ODS凝胶超疏水表面的自发形成及其自我修复（比例尺：10 µm） |
新开发的表面处理技术的最大特点是对各种粘性液体和冰表现出优异的抗粘附性。此外，由于其优异的透明度，有望应用于包装以外的农业、林业、渔业、建筑和土木工程等广泛领域。例如，海藻和藤壶容易粘附在发电厂进水口和船体上，从而降低热导率并增加流体阻力，导致大量能量损失。新开发的表面处理技术有望起到抑制这些生物粘附的效果。此外，由于它可以显着减少冰雪的附着力，因此有望有助于防止乙烯基温室因积雪而倒塌、保护大雪地区的房屋、减少冰雪掉落的危险、火车和飞机的安全运行以及预防雪灾。
我们将与合作伙伴公司合作，克服选择和优化适合应用和基材的凝胶成分、确认安全性、提高硬度以及找到适合大规模生产的涂层方法等挑战，目标是在三年内实现商业化。