【材料】蓮の水滴の謎　「超撥水性」に振動が果たす役割

蓮の水滴の謎：「超撥水性」に振動が果たす役割
2009年10月29日

自然界で生育しているハスの葉は、水滴が載っても、そのうちその水滴は消える。
しかし研究室では、水滴は表面に留まり続ける。
この現象の謎を、デューク大学の材料科学者Chuan-Hua Chen氏が解明した。
同氏の最新研究は、10月21日(米国時間)付けで『Physical Review Letters』誌のオンライン版に掲載された。

中国中央部の洪湖市出身で、周りにハスの多い環境で育ったChen氏は、ハスの葉は
風などによって起こる微細な振動を利用して水をはじいているのではないかと考えたが、
これまでは研究室でそのような実験が行なわれたことはなかった。

そこでChen氏は、指導する大学院生のJonathan Boreyko氏とともに、ハスの葉の上に
水分を結露させたものを、電器店『RadioShack』で買った20ドルのスピーカーのウーファー部分に
載せて固定し、約100ヘルツの周波数で葉を振動させ、その様子を超高速カメラで撮影した。
すると、[水滴は「自動的に」ジャンプして表面から離れ、]自然環境にあるときと同じように、
葉は水をはじいた。

ハスの葉は、疎水性(水となじみにくい性質)の物質の代表例だ。
葉の上に水滴が落下しても、そのまま転がり落ち、決して濡れることがない。

顕微鏡で見ると、葉の表面は非常に凹凸が激しい。
繊維に覆われた微細な突起が水滴を支え、空気のクッションを作って水が葉につくのを
防いでいる。[葉の表面に、ろう質のナノ粒子が並んだ極小の隆起物がある(日本語版記事)。
ハスは、高度な撥水性によって、面に対して150°を超える接触角で水滴が接する
超撥水性を持つ(ロータス効果と呼ばれる)]

しかし、水がいったん空気のポケットの中まで入り込むと、表面の性質は逆転し、水になじみ
やすい親水性を持ち始める。そのため、空気のポケット内で形成される水滴は、乗り物などに
施す疎水性コーティングを開発する研究者にとって大きな問題だった。
彼らはこれを、疎水性の素材が実用によって劣化するためだと考えていた。

しかし、真の問題は、ハスの葉が自然環境と同じように振動できないことにあったらしい。
今回、単純な振動を与えればハスの葉は水をはじくことが明らかになったことで、
疎水性素材の開発に立ちはだかっていた障害は取り除かれた可能性がある。
今後はこの性質を応用し、環境内のわずかなエネルギーを利用して、
自らを乾いた状態に保つような素材を開発できるかもしれない。

下の動画は、実験の様子を撮影したものだ。初めは、ハスの葉の微細な突起に水滴が軽く
突き刺さったような状態になっているが、動画の中ほどで振動が始まると、水滴はそこから
離れようとし始め、ついには表面から離れる。

これを材料科学の言葉で説明すると、葉の表面が疎水性でない「Wenzel状態」から、
疎水性の「Cassie状態」に変化した、ということになる。
この現象が研究室で観察されるのはこれが初めてのことだという。

▽記事引用元
http://wiredvision.jp/news/200910/2009102923.html
wiredvision（http://wiredvision.jp/）

※動画等は引用元をご覧ください。

蓮コラ禁止

身に付ける物に応用したら白ろう病になりそうだなぁ…

２が既に書いてくれたからよかった。
蓮コラを初めて見てしまった後、
２、３週間は脳か精神かよくわからないが、
本当に気持ち悪くなってこれまで
経験したことのない苦しみにあった。
たかが画像なのに、これほど人間に破壊力を
与えるものがあるとは思わなかった。
まだ事故とかのグロ画像の方が耐えられる。
　

2ch歴6年でまだ蓮コラ見たことない俺は勝ち組？

>>4
つ【香田】

>>6
ってそんなに凄いの？

凄いって言うか、首がムズムズする
チェチェンの動画とかも

一瞬、磁化水のエセ科学の話かと思ったよ。

でもこの研究は面白いね。簡単に親水性と疎水性を切り替えられるってのは応用が利きそう。

誰かもっとわかりやすく解説してくれ

ソニーが万を期してあなたに送るAVの衝撃。

ソニー・エリクソンMBS-100 Bluetoothスピーカー
http://japanese.engadget.com/2007/10/11/mbs-100-bluetooth/

今後はあらゆる構造物から100ヘルツの音が聞こえるようになるのか
ノイローゼになるわい

これでPRLに載れちゃうのか…

>>10
「雨上がりに木を蹴飛ばすと水滴とか色々落ちてくるよね」って話。

動画、水滴は離れても空中でバラバラになるわけでもなく、まだ戻ってきているが

http://blog-imgs-40-origin.fc2.com/a/r/e/aresoku/has2.jpg

撥水力世界一の素材
http://blog-imgs-40-origin.fc2.com/a/r/e/aresoku/01-0137-03.jpg
表面図拡大
http://blog-imgs-40-origin.fc2.com/a/r/e/aresoku/01-0137-04.jpg

>>16
一個一個タネ取るの楽しそう

カシー>ウェンツェルのモードシフトは割りと一般的だけど逆は初めてかな。
でも音速魚雷とか、軍事研究レベルでは公表されないだけで既に使われてるかも。

右足が沈む前に左足を上げ、左足が沈む前に右足を上げるみたいなもん？

>>16
アフロダインエース？
強力な武器になりそう

多い日でも安心？

振動を利用する装置なら、船の窓についてる。

漏れの爆音カーステは50hzからの振動で　揺れまくりだが　さっぱり水を弾かないのだよ

一方、そのころロシアでは傘をさした

>>19
確かに米軍だったらやっていそう
特にスクリュー辺り

一方、多くの植物は葉に深い刻み、細かい刻みを入れて
葉に水がたまらない形にしました。　葉っぱを見ると
雨が多い場所の植物かどうかだいたいわかってくる。

>>27
へぇー

根からの水は欲しい、
しかし葉っぱからの水はいらん。
なんてわがままなやつなんだ、植物は。

>>29葉っぱで水を集めてるんだろうが馬鹿か

蓮画像スレになってるかと思って来てみたが・・・

この超撥水性って、傘やスキーウェアに使えないのかしら
耐久性が低いかな

植物の葉っぱは表面が濡れてしまうと、気孔が詰まってしまって
呼吸ができなくなってしまう。だから水をはじく必要があるんだ。

>>20
アキレスの亀と同じようなモンですね