液体含浸表面

滑りやすい液体注入多孔質表面（SLIPS）、液体含浸表面（LIS）、または多相表面は、 2つの異なる層で構成されています。1層目は、高度にテクスチャ加工された、または多孔質の基質で、特徴間の空間を埋める含浸液である2層目を安定して保持するのに十分な間隔で配置されています。[1] [2] [3]安定した膜を形成するためには、液体は基質とよく一致する表面エネルギーを持っている必要があります。[4]滑りやすい表面は、市販製品、防汚表面、防氷[5]、およびバイオフィルム耐性医療機器[6]に応用されています

アダプティブサーフェステクノロジーズ[7] とリキグライドは、ハーバード大学[4] [8]とマサチューセッツ工科大学[9 ] [10]で発明された液体含浸表面の商用例である。[11]

SLIPS型表面は、従来の蓮華型超疎水性表面に比べて多くの利点があります。自由に流動する液体は、自己修復能力を持つ滑らかな表面を形成することを可能にします。この滑らかな表面は、表面張力の大きい液体と小さい液体の両方において、低い滑り角をもたらすことが多く、液滴の剥離と熱伝達を向上させます。[12]最後に、SLIPS表面は、可視光と同程度の構造を持つため光を散乱させる多くの従来の超疎水性表面とは異なり、光学的に透明にすることができます。

しかし、長期にわたる防氷用途におけるSLIPSの寿命は懸念されている。[13]この点、SLIPSの潤滑剤を相転移液体（PSL）[14]に置き換えると有望な結果が得られる可能性がある。PSLは相変化材料の一種で、常温では液体であり、融点は水の凝固点よりも高い。したがって、PSLは水が凍結する前に寒冷環境で固相に変化する。PSL含浸テクスチャ表面は、常温では従来のSLIPSとして動作しますが、PSLの融点未満で動作させると、水による表面テクスチャからのPSLの置換に抵抗し、親水性基板上でも 撥氷性が向上します。

参照

参考文献

  1. ^ 「高圧安定性、光学的透明性、自己修復特性を備えた滑りやすい表面」。
  2. ^ 「米国特許番号 US 20130032316 A1」.米国特許. USPTO . 2013年10月18日閲覧。
  3. ^ 「米国特許番号 US 20090191374 A1」.米国特許. USPTO . 2022年8月10日閲覧。
  4. ^ ab Wong, Tak-Sing; Kang, Sung Hoon; Tang, Sindy KY; Smythe, Elizabeth J.; Hatton, Benjamin D.; Grinthal, Alison; Aizenberg, Joanna (2011). 「バイオインスパイアード自己修復滑りやすい表面と圧力安定全疎水性」(PDF) . Nature . 477 (7365): 443– 447. Bibcode :2011Natur.477..443W. doi : 10.1038/nature10447 . ISSN  0028-0836. PMID  21938066. 2025年5月6日閲覧.
  5. ^ Wilson, Peter W.; Lu, Weizhe; Xu, Haojun; Kim, Philseok; Kreder, Michael J.; Alvarenga, Jack; Aizenberg, Joanna (2013). 「SLIPS（滑りやすい液体注入多孔質表面）による氷核形成の抑制」. Phys. Chem. Chem. Phys . 15 (2): 581– 585. Bibcode :2013PCCP...15..581W. doi :10.1039/C2CP43586A. ISSN  1463-9076. PMID  23183624. 2025年5月6日閲覧。
  6. ^ Epstein, Alexander K.; Wong, Tak-Sing; Belisle, Rebecca A.; Boggs, Emily Marie; Aizenberg, Joanna (2012-08-14). 「優れた抗生物付着性能を持つ液体注入構造表面」(PDF) . Proceedings of the National Academy of Sciences . 109 (33): 13182– 13187. doi : 10.1073/pnas.1201973109 . ISSN  0027-8424. PMC 3421179. PMID 22847405.  2025年5月6日閲覧. 
  7. ^ 「Adaptive Surface Technologies」. Adaptive Surface Technologies . 2022年8月17日閲覧。
  8. ^ 「高圧安定性、光学的透明性、自己修復特性を備えた滑りやすい表面」。
  9. ^ 「LiquiGlideウェブサイト」LiquiGlide Inc. 2013年11月5日閲覧。
  10. ^ Solomon, Brian R.; Subramanyam, Srinivas Bengaluru; Farnham, Taylor A.; Khalil, Karim S.; Anand, Sushant; Varanasi, Kripa K. (2016). 「第10章 潤滑剤含浸表面」. Soft Matter Series. Cambridge: Royal Society of Chemistry. pp.  285– 318. doi :10.1039/9781782623953-00285. ISBN 978-1-78262-154-62025年5月6日閲覧。
  11. ^ チャン、ケネス (2015年3月24日). 「厄介な問題を解決する」.ニューヨーク・タイムズ: D4(L)–D4(L). ISSN  0362-4331 . 2025年5月6日閲覧
  12. ^ Yogi, Yashwant S.; Parmar, Harsharaj B.; Fattahi Juybari, Hamid; Nejati, Sina; Rao, Akshay K.; Roy, ​​Rishav; Zarei, Mojtaba; Li, Longnan; Sett, Soumyadip; Das, Abhimanyu; Miljkovic, Nenad; Weibel, Justin A.; Warsinger, David M. (2025-03-15). 「高効率エアギャップ膜蒸留のためのSLIPS（Slippery liquid infused porous surface）コンデンサー」. Communications Engineering . 4 (1): 48. doi : 10.1038/s44172-025-00348-y . ISSN  2731-3395. PMC 11910583. PMID 40089632  . 
  13. ^ リカチェフスキ、コンラッド;アナンド、スシャント。スブラマニャム、スリニバス バンガロール;バラナシ、クリパ K. (2013-04-30)。 「潤滑剤を含浸させた表面での霜形成のメカニズム」。ラングミュア。29 (17): 5230–5238。土井:10.1021/la400801s。ISSN  0743-7463。PMID  23565857。
  14. ^ Chatterjee, Rukmava; Beysens, Daniel; Anand, Sushant (2019). 「相転移液体を用いた氷および霜の形成遅延」. Advanced Materials . 31 (17) 1807812. Bibcode :2019AdM....3107812C. doi : 10.1002/adma.201807812 . ISSN  1521-4095. PMID  30873685.
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