JP4958280B2 - Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation - Google Patents

Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation Download PDF

Info

Publication number
JP4958280B2
JP4958280B2 JP2007084244A JP2007084244A JP4958280B2 JP 4958280 B2 JP4958280 B2 JP 4958280B2 JP 2007084244 A JP2007084244 A JP 2007084244A JP 2007084244 A JP2007084244 A JP 2007084244A JP 4958280 B2 JP4958280 B2 JP 4958280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
glass surface
microstructure
surface microstructure
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007084244A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008239429A (en
Inventor
豪慎 周
英司 細野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2007084244A priority Critical patent/JP4958280B2/en
Publication of JP2008239429A publication Critical patent/JP2008239429A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4958280B2 publication Critical patent/JP4958280B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、ガラス表面微細構造の作成方法に関し、より詳しくは、ガラス表面の溶解再析出による表面微細構造の作成方法に関する。   The present invention relates to a method for creating a glass surface microstructure, and more particularly to a method for creating a surface microstructure by dissolution and reprecipitation of a glass surface.

従来、ナノ構造を有する材料はあらゆる分野での応用に富み、多くの研究開発がなされている。しかしながら、アモルファスであるガラスを用いて、微細構造をナノメートルスケールで制御し、ナノシートやナノワイヤーといった二次元、一次元でする技術はいまだ無い。安価な材料で、簡易かつ安価な方法でガラスのナノ構造制御を行うためには、ガラス表面そのものを容易に微細構造制御することが最も必要な技術であると考えられる。
現状では、トップダウンプロセスや、プラズマ処理（非特許文献１）によって凹凸構造を作製しているが、高額な装置、装置の製造の際の工程が多い、量産が困難という問題があるうえ、当然、ナノシートやナノワイヤーといった二次元、一次元ナノ構造ではない。
高分子の自己集合を利用してガラス上に微細構造を形勢させる方法もあるが、安定な無機材料による微細構造の制御が望ましい。安価な材料で、簡易かつ安価な方法で、短時間で作製するには、ガラス表面そのものを容易に微細構造制御することが最も必要な技術であると考えられる。本発明者は、微細構造を作成したガラス表面を用いて、当該ガラス表面に、シラン化合物をコーティングすることにより、超撥水性のガラス表面を作り出すことに成功し、すでに、特許出願をしている（特許文献１参照）。
特願2006-289386 DEVELOPMENT OF A TRANSPARENT AND ULTRAHYDROPHOBIC GLASS PLATE OGAWA K,SOGA M, TAKADA Y, NAKAYAMA I JAPANESE JOURNAL OF APPLIEDPHYSICS PART 2-LETTERS 32 (4B): L614-L615 （1993） Conventionally, materials having nanostructures are rich in applications in various fields, and many researches and developments have been made. However, there are still no two-dimensional and one-dimensional technologies such as nanosheets and nanowires that use amorphous glass to control the microstructure on the nanometer scale. In order to control the nanostructure of glass with an inexpensive material by a simple and inexpensive method, it is considered that the most necessary technique is to easily control the microstructure of the glass surface itself.
At present, the concavo-convex structure is produced by a top-down process or plasma treatment (Non-Patent Document 1). However, there are many problems in that there are many expensive devices, many steps in manufacturing the device, and mass production is difficult. It is not a two-dimensional or one-dimensional nanostructure such as a nanosheet or nanowire.
Although there is a method of forming a microstructure on a glass by utilizing self-assembly of a polymer, it is desirable to control the microstructure with a stable inorganic material. In order to produce an inexpensive material in a simple and inexpensive method in a short time, it is considered that the most necessary technique is to easily control the microstructure of the glass surface itself. The present inventor succeeded in creating a super-water-repellent glass surface by coating a silane compound on the glass surface using a finely structured glass surface, and has already filed a patent application. (See Patent Document 1).
Japanese Patent Application 2006-289386 DEVELOPMENT OF A TRANSPARENT AND ULTRAHYDROPHOBIC GLASS PLATE OGAWA K, SOGA M, TAKADA Y, NAKAYAMA I JAPANESE JOURNAL OF APPLIEDPHYSICS PART 2-LETTERS 32 (4B): L614-L615 (1993)

本発明は、ガラス表面そのものを容易に微細構造制御し、ガラス表面に微細構造を作成するガラス表面微細構造の作成方法を提供する。   The present invention provides a method for producing a glass surface microstructure in which the microstructure of the glass surface itself is easily controlled and a microstructure is created on the glass surface.

上記目的を達成するために本発明は、ガラスに塩基性水溶液を用いることによって、表面をエッチングし、溶解再析出によってガラス表面にナノメートルスケールの凹凸や、ナノシート、ナノワイヤーなどを作製するガラスのナノ微細加工技術を開発した。
すなわち、本発明は、ガラス組成が、１００％二酸化珪素（ＳｉＯ２）ではないガラス基板を、アルカリとしてLiOH，NaOH，KOH、NH 4 OH、尿素からなる群れより選ばれる１種を用い、ｐＨ８以上のアルカリ水溶液に浸漬し、９５〜２５０℃の温度で、０．５〜４８時間保持し、その後ガラス基板を取り出して洗浄乾燥させて得られるガラス表面微細構造の上にさらに超撥水用以外の高表面積有機被膜を設けることを特徴とする有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法である。
また、本発明は、ガラス基板が、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス（白板）、ソーダ石灰ガラス、アルミノシリケートガラスから選ばれるガラスとすることができる。
さらに、本発明は、スパッタ−、或いはゾル・ゲル方法を用いて、基板の表面に有機被膜形成用物質を塗布或いはコーティングして超撥水用以外の高表面積有機被膜を得る有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法である。
また、本発明は、アルカリ水溶液がｐＨ９〜１１のNaOHであり、浸漬時間が２〜２４時間とするとすることが望ましい。 In order to achieve the above object, the present invention uses a basic aqueous solution for glass, etches the surface, dissolves and reprecipitates the glass surface to produce nanometer-scale irregularities, nanosheets, nanowires, etc. Developed nano fine processing technology.
That is, the present invention uses a glass substrate whose glass composition is not 100% silicon dioxide (SiO 2 ) as an alkali and selected from the group consisting of LiOH, NaOH, KOH, NH 4 OH and urea, and has a pH of 8 or more. It is immersed in an alkaline aqueous solution and held at a temperature of 95 to 250 ° C. for 0.5 to 48 hours. Thereafter, the glass substrate is taken out and washed and dried . A method for producing a glass surface microstructure for forming an organic coating, comprising providing a high surface area organic coating .
In the present invention, the glass substrate may be a glass selected from borosilicate glass, crown glass (white plate), soda lime glass, and aluminosilicate glass.
Furthermore, the present invention is a sputter -, or using a sol-gel method, an organic film forming the organic film-forming material on the surface of the substrate coated or in co pos- sesses obtain a high surface area organic film except for super water-repellent it is a method of creating use glass surface fine structure.
In the present invention, the alkaline aqueous solution is NaOH having a pH of 9 to 11, and the immersion time is preferably set to 2 to 24 hours.

本発明のガラス表面微細構造の作成方法は、簡単にガラス表面に適用することが出来、本発明の作成方法で得られたガラス表面微細構造は、ラウリン酸のような本来の接触角が75度のような親水性に分類されるものをコートした場合も超撥水特性を示し、優れたナノ構造制御であることも実証され、また、シラン化合物をコーティングすることにより、撥水よりも困難な撥油膜も達成した。   The method for creating a glass surface microstructure of the present invention can be easily applied to the glass surface, and the glass surface microstructure obtained by the method of the present invention has an original contact angle of 75 degrees such as lauric acid. Even when coated with a material classified as hydrophilic, it exhibits super water-repellent properties and has been demonstrated to have excellent nanostructure control, and by coating with a silane compound, it is more difficult than water repellency. An oil repellent film was also achieved.

本発明で用いるガラス基板の材質としては、石英ガラス、溶融石英ガラス、シリカガラス、など１００％二酸化珪素（ＳｉＯ２）であるガラス以外であれば、どのようなガラスでも良い。石英ガラス、溶融石英ガラス、シリカガラス、など１００％二酸化珪素（ＳｉＯ２）であるガラスの場合は塩基性溶液中で溶解するのみで再析出は起こらないため、異種金属と混合されているガラスを用いることが重要である。
好適には市販の各種組成を有するガラス（ホウケイ酸ガラス（パイレックスガラスおよびテンパックスガラス）、クラウンガラス（白板）、ソーダ石灰ガラス（青板）、アルミノシリケートガラス（コーニング1737）を用いることが出来る。
本件発明において用いた各種ガラスの成分の概要を表１に示した。 As the material of the glass substrate used in the present invention, any glass other than glass that is 100% silicon dioxide (SiO 2 ) such as quartz glass, fused silica glass, silica glass, etc. may be used. In the case of glass made of 100% silicon dioxide (SiO 2 ), such as quartz glass, fused silica glass, silica glass, etc., it only dissolves in a basic solution and does not cause reprecipitation. It is important to use.
Preferably, commercially available glasses (borosilicate glass (Pyrex glass and Tempax glass), crown glass (white plate), soda lime glass (blue plate), aluminosilicate glass (Corning 1737) can be used.
Table 1 shows an outline of the components of various glasses used in the present invention.

Caを含まないテンパックス、パイレックスでも微細構造制御は可能であるが、クラウンガラス（白板）、ソーダ石灰ガラス（青板）、アルミノシリケートガラスのようにCaを含むガラスが、ナノシート、ナノワイヤー構造を作製するのに望ましい。 Tempax and Pyrex, which do not contain Ca, can control the microstructure, but glass containing Ca, such as crown glass (white plate), soda lime glass (blue plate), and aluminosilicate glass, has nanosheet and nanowire structures. Desirable to make.

さらに、本発明においては、アルカリ溶液をｐＨ８以上とすることができる。
また、本発明は、ガラス基板を、ｐＨ８以上のアルカリ水溶液に浸漬し、９０〜２５０℃の温度で、０．５〜４８時間保持し、その後取り出して洗浄乾燥させ、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシラン若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを塗布し、硬化させてなる超撥水ガラス基板の製造方法である。
本発明の製造方法においては、アルカリとしてＬｉＯＨ，NaOH，ＫＯＨ、MnＯＯＨ、NH4OH、尿素からなる群れより選ばれる１種或いは数種を用いることができる。
さらに、本発明の製造方法においては、アルカリ水溶液がｐＨ９〜１１のNaOHであり、アルカリ水溶液の温度が９５〜２００℃であり、浸漬時間が１〜２４時間とすることが望ましい。 Furthermore, in the present invention, the alkaline solution can be adjusted to pH 8 or higher.
In the present invention, the glass substrate is immersed in an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or higher, held at a temperature of 90 to 250 ° C. for 0.5 to 48 hours, then taken out, washed and dried, and hexyltrimethoxy containing no fluorine. This is a method for producing a super water-repellent glass substrate obtained by applying and curing heptadecafluorodecyltrimethoxysilane containing silane or fluorine.
In the production method of the present invention, one kind or several kinds selected from the group consisting of LiOH, NaOH, KOH, MnOOH, NH 4 OH, and urea can be used as the alkali.
Furthermore, in the production method of the present invention, it is desirable that the alkaline aqueous solution is NaOH of pH 9 to 11, the temperature of the alkaline aqueous solution is 95 to 200 ° C., and the immersion time is 1 to 24 hours.

本発明の作成方法で得られたガラス表面微細構造体の用途の例として超撥水、撥油現象がある。ガラスの撥水は、自動車、建物などの窓ガラス、メガネ等、様々な応用が期待されている。多くは、低分極率化合物をガラス表面上にコーティングする方法であるが、150度以上の超撥水と呼ばれるような高い撥水性は得られていない。低分極率化合物を用いた化学的な手法では、理論上、実験上において超撥水の実現は不可能であり、Cassieの式を用いた空気を利用する技術が必要である。このため、表面の微細な構造を制御し、超撥水を得る技術が必要とされている。   Examples of uses of the glass surface microstructure obtained by the production method of the present invention include super water repellency and oil repellency. The water repellent properties of glass are expected to be used in various applications, such as window glasses for automobiles and buildings, and glasses. In many cases, a low polarizability compound is coated on the glass surface, but high water repellency called super water repellency of 150 degrees or more has not been obtained. The chemical method using a low polarizability compound is theoretically impossible to realize super water repellency experimentally, and requires a technique using air using Cassie's formula. For this reason, a technique for controlling the fine structure of the surface and obtaining super water repellency is required.

また、本発明の作成方法で得られたガラス表面微細構造体を超撥水性にする撥水剤としては、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシランの縮合物、若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランやトリデカフルオロオクチルメトキシシシラン、2-(パーフルオロオクチル)エチル]トリクロロシランなどのシランカップリング剤やパーフルオロラウリン酸、ポリ(パーフルオロデシルエチルアクリレート)などの長鎖パーフルオロアルキル基を有する高分子やビニル末端ポリジメチルシロキサン、さらにはラウリン酸のように本来の接触角が75度の親水性（90度以下）に分類される分子等からなる群れより選ばれる１種を用いることができる。   Further, as a water repellent that makes the glass surface microstructure obtained by the production method of the present invention super water-repellent, a condensate of hexyltrimethoxysilane containing no fluorine or heptadecafluorodecyltrimethoxy containing fluorine Silane coupling agents such as silane, tridecafluorooctylmethoxysilane, 2- (perfluorooctyl) ethyl] trichlorosilane, and long-chain perfluoroalkyl groups such as perfluorolauric acid and poly (perfluorodecylethyl acrylate) It is necessary to use one kind selected from the group consisting of polymers having a molecular contact classified as hydrophilic (90 degrees or less) with an original contact angle of 75 degrees, such as polymers having high molecular weight, vinyl-terminated polydimethylsiloxane, and lauric acid. it can.

本発明について実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（ガラス表面微細構造の作成方法）
各種ガラス基板をpH8以上の塩基性水溶液に浸し、80-230℃で数分から数時間保持し、その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
実施例１では、アルミノシリケートガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、2時間の処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認）
図１にアルミノシリケートガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、2時間の処理を行った膜のSEM像を示す。
ナノシートおよびナノピン構造であることが分かる。XRDおよびTEMによる電子線回折から、ナノシートの部分は結晶性のカルシウムシリケートハイドライトであり、先端付近はカルシウムシリケートハイドライトのアモルファス構造であることが確認された。 The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Method for creating glass surface microstructure)
Various glass substrates were immersed in a basic aqueous solution having a pH of 8 or more, kept at 80-230 ° C. for several minutes to several hours, then taken out, washed, and dried to prepare a glass surface microstructure (nanostructure).
In Example 1, the aluminosilicate glass was treated with 1M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 2 hours. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure)
FIG. 1 shows an SEM image of a film obtained by treating aluminosilicate glass with 1 M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 2 hours.
It turns out that it is a nanosheet and a nanopin structure. From electron diffraction by XRD and TEM, it was confirmed that the nanosheet portion was crystalline calcium silicate hydrate, and the vicinity of the tip was an amorphous structure of calcium silicate hydrate.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
クラウンガラスをpH9.14に調整したNaOH水溶液にて200℃、24時間の処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認）
図2にクラウンガラスをpH9.14に調整したNaOH水溶液にて200℃、24時間の処理を行った膜のSEM像を示す。ナノシートおよびナノワイヤーによって構成された膜であることが分かる。XPS,TEMの電子線回折からカルシウムシリケートハイドライトであると考えられる。 (Method for creating glass surface microstructure)
The crown glass was treated with an aqueous NaOH solution adjusted to pH 9.14 at 200 ° C. for 24 hours. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure)
Fig. 2 shows an SEM image of a film that was treated for 24 hours at 200 ° C with NaOH aqueous solution whose crown glass was adjusted to pH 9.14. It can be seen that the film is composed of nanosheets and nanowires. From the electron diffraction of XPS and TEM, it is considered to be calcium silicate hydrate.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
ソーダ石灰ガラスをpH9.14に調整したNaOH水溶液にて200℃、24時間の処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認）
図3にソーダ石灰ガラスをpH9.14に調整したNaOH水溶液にて200℃、24時間の処理を行った膜のSEM像を示す。
ナノシートおよびナノワイヤーによって構成された膜であることが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
The soda-lime glass was treated with an aqueous NaOH solution adjusted to pH 9.14 at 200 ° C. for 24 hours. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure)
FIG. 3 shows an SEM image of a film obtained by treating soda-lime glass with an aqueous NaOH solution adjusted to pH 9.14 for 24 hours at 200 ° C.
It can be seen that the film is composed of nanosheets and nanowires.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
パイレックスガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、5時間の処理を行った。
その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認）
図４にパイレックスガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、5時間の処理を行った膜のSEM像を示す。ポーラスな構造になっていることが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
Pyrex glass was treated with 1M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 5 hours.
Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure)
FIG. 4 shows an SEM image of a film obtained by treating Pyrex glass with 1 M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 5 hours. It can be seen that the structure is porous.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
テンパックスガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、５時間の処理を行った。
その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認）
図5にテンパックスガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、５時間の処理を行った膜のSEM像を示す。凹凸構造を有していることが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
Tempax glass was treated with 1 M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 5 hours.
Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure)
FIG. 5 shows an SEM image of a film obtained by treating Tempax glass with 1M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 5 hours. It turns out that it has an uneven structure.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
クラウンガラス基板を、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃ 24hの処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の有用性の確認）
図６は、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃ 24hの処理をしたクラウンガラス基板に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真である。160°以上の超撥水を示していることが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
The crown glass substrate was treated at 200 ° C. for 24 hours in an aqueous solution whose pH was controlled at 9.14 using NaOH. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of usefulness of glass surface microstructure)
FIG. 6 is a super water-repellent photograph in which heptadecafluorodecyltrimethoxysilane is coated on a crown glass substrate that has been treated at 200 ° C. for 24 hours in an aqueous solution with a pH controlled to 9.14 using NaOH. It can be seen that it exhibits super water repellency of 160 ° or more.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
クラウンガラス基板を、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃ 24hの処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の有用性の確認）
図７は、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃ 24hの処理をしたクラウンガラス基板に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした撥油の写真である。油にはヘキサデカンを用いた。145°の高い撥油特性を示していることが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
The crown glass substrate was treated at 200 ° C. for 24 hours in an aqueous solution whose pH was controlled at 9.14 using NaOH. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of usefulness of glass surface microstructure)
FIG. 7 is a photograph of oil repellency in which heptadecafluorodecyltrimethoxysilane is coated on a crown glass substrate that has been treated at 200 ° C. for 24 hours in an aqueous solution with a pH controlled to 9.14 using NaOH. Hexadecane was used as the oil. It can be seen that the oil-repellent property is high at 145 °.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
アルミノシリケートガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、2時間の処理を行った。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の有用性の確認）
図8にアルミノシリケートガラスを１MのNaOH水溶液にて200℃、2時間の処理を行った膜にラウリン酸をコートした超撥水の写真である。ラウリン酸というフラットな状態での接触角が75度程度の親水性に分類されるものをコートした場合でも160°以上の超撥水を示していることが分かり、Cassieの式から、超撥水に理想的なナノ構造制御が行われたことが分かる。 (Method for creating glass surface microstructure)
The aluminosilicate glass was treated with 1M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 2 hours. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of usefulness of glass surface microstructure)
FIG. 8 is a super water-repellent photograph in which a film obtained by treating aluminosilicate glass with a 1M NaOH aqueous solution at 200 ° C. for 2 hours is coated with lauric acid. Even when coated with lauric acid, which is classified as hydrophilic with a flat contact angle of about 75 degrees, it shows super water repellency of 160 ° or more. From the Cassie formula, It can be seen that ideal nanostructure control was performed.

（ガラス表面微細構造の作成方法）
クラウンガラスを、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃、2時間の処理をした。その後取り出して洗浄し、乾燥させることにより、ガラス表面微細構造（ナノ構造）の作成を行った。
（ガラス表面微細構造の確認及び有用性の確認）
図９にNaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃、2時間の処理をしたクラウンガラスのSEM像および光学写真を示す。pH、温度、時間の制御により透明な膜を作製することができると確認でき、この膜にヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした撥水の写真では、145度の高い撥水特性を示している。 (Method for creating glass surface microstructure)
The crown glass was treated at 200 ° C. for 2 hours in an aqueous solution whose pH was controlled at 9.14 using NaOH. Then, the glass surface fine structure (nanostructure) was created by taking out, washing and drying.
(Confirmation of glass surface microstructure and usefulness)
FIG. 9 shows an SEM image and an optical photograph of a crown glass treated for 2 hours at 200 ° C. in an aqueous solution controlled to pH 9.14 using NaOH. It can be confirmed that a transparent film can be produced by controlling the pH, temperature, and time. The water-repellent photograph in which heptadecafluorodecyltrimethoxysilane is coated on this film shows a high water-repellent property of 145 degrees. Yes.

また、本発明のガラス表面微細構造の作成方法により作製されたガラス表面微細構造（ナノ構造体）は、撥水技術の応用のみではなくて、高表面積でもあることから各種センサーへの応用や、フィルターとしても、また、高表面積である基板材料として、このナノ構造体に各種デバイス用の材料を作製することなど応用範囲が広く、産業上の利用可能性が高い。   In addition, the glass surface microstructure (nanostructure) produced by the method for creating a glass surface microstructure of the present invention is not only applied to water-repellent technology, but also has a high surface area, so it can be applied to various sensors, As a filter and as a substrate material having a high surface area, a wide range of applications such as production of materials for various devices in this nanostructure, and industrial applicability is high.

実施例１のアルミノシリケートガラス基板表面のSEM像。2 is an SEM image of the surface of the aluminosilicate glass substrate of Example 1. FIG. 実施例２のクラウンガラス基板表面のSEM像。3 is an SEM image of the crown glass substrate surface of Example 2. FIG. 実施例３のソーダ石灰ガラス基板表面のSEM像。The SEM image of the soda-lime glass substrate surface of Example 3. FIG. 実施例４のパイレックスガラス基板表面のSEM像。4 is an SEM image of the surface of a Pyrex glass substrate of Example 4. FIG. 実施例５のテンパックスガラス基板表面のSEM像。6 is an SEM image of the surface of the Tempax glass substrate of Example 5. FIG. 実施例６のクラウンガラス基板表面に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真。The super-water-repellent photograph which coat | covered the heptadecafluoro decyl trimethoxysilane on the crown glass substrate surface of Example 6. FIG. 実施例７のクラウンガラス基板表面に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした撥油の写真。The oil-repellent photograph which coated the heptadecafluorodecyltrimethoxysilane on the crown glass substrate surface of Example 7. FIG. 実施例８のアルミノシリケートガラス基板表面にラウリン酸をコートした超撥水の写真。8 is a super water-repellent photograph in which the surface of the aluminosilicate glass substrate of Example 8 is coated with lauric acid. 実施例９のクラウンガラス基板表面のSEM像、光学写真及びヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした撥水の写真。The SEM image of the crown glass substrate surface of Example 9, an optical photograph, and the water-repellent photograph which coat | covered heptadecafluorodecyltrimethoxysilane.

Claims (4)

ガラス組成が、１００％二酸化珪素（ＳｉＯ２）ではないガラス基板を、アルカリとしてLiOH，NaOH，KOH、NH 4 OH、尿素からなる群れより選ばれる１種を用い、ｐＨ８以上のアルカリ水溶液に浸漬し、９５〜２５０℃の温度で、０．５〜４８時間保持し、その後ガラス基板を取り出して洗浄乾燥させて得られるガラス表面微細構造の上にさらに超撥水用以外の高表面積有機被膜を設けることを特徴とする有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法。 A glass substrate whose glass composition is not 100% silicon dioxide (SiO 2 ) is immersed in an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or more using one kind selected from the group consisting of LiOH, NaOH, KOH, NH 4 OH, and urea as an alkali. A high surface area organic coating other than for super-water-repellent properties is further provided on the glass surface microstructure obtained by holding at 95-250 ° C. for 0.5-48 hours, then removing the glass substrate and washing and drying. A method for producing a glass surface fine structure for forming an organic coating film . ガラス基板が、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス（白板）、ソーダ石灰ガラス、アルミノシリケートガラスから選ばれるガラスである請求項１に記載した有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法。 The method for producing a glass surface microstructure for forming an organic film according to claim 1, wherein the glass substrate is a glass selected from borosilicate glass, crown glass (white plate), soda lime glass, and aluminosilicate glass. スパッタ−、或いはゾル・ゲル方法を用いて、基板の表面に有機被膜形成用物質を塗布或いはコーティングして超撥水用以外の高表面積有機被膜を得る請求項１に記載した有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法。 Sputtering - or by using a sol-gel method, an organic film formed according to claim 1, the organic film-forming material on the surface of the substrate coated or in co pos- sesses obtain a high surface area organic film except for super water-repellent To create a glass surface microstructure. アルカリ水溶液がｐＨ９〜１１のNaOHであり、浸漬時間が２〜２４時間とする請求項１又は請求項２に記載した有機被膜形成用ガラス表面微細構造の作成方法。 The method for producing a glass surface microstructure for forming an organic film according to claim 1 or 2, wherein the alkaline aqueous solution is NaOH having a pH of 9 to 11, and the immersion time is 2 to 24 hours.
JP2007084244A 2007-03-28 2007-03-28 Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation Active JP4958280B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007084244A JP4958280B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007084244A JP4958280B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008239429A JP2008239429A (en) 2008-10-09
JP4958280B2 true JP4958280B2 (en) 2012-06-20

Family

ID=39911208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007084244A Active JP4958280B2 (en) 2007-03-28 2007-03-28 Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4958280B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017165590A (en) * 2014-08-04 2017-09-21 旭硝子株式会社 Method for producing low reflective glass member
WO2018221556A1 (en) 2017-05-31 2018-12-06 日東電工株式会社 Tabular composite material containing polytetrafluoroethylene and filler

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63107842A (en) * 1986-10-24 1988-05-12 Kunio Yoshida Production of glass base material for optical use

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008239429A (en) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102013922B1 (en) Method of Binding Nanoparticles to Glass
CN101270260B (en) Ultra-hydrophobic surface coating material and preparation method thereof
Zhang et al. A facile method to fabricate superhydrophobic cotton fabrics
Zhang et al. Fabrication of cotton fabric with superhydrophobicity and flame retardancy
KR101100380B1 (en) A method for treating high hydrophobic surface of substrate
Masuda et al. Micropatterning of anatase TiO 2 thin films from an aqueous solution by a site-selective immersion method
JP6203495B2 (en) Polymer-based hybrid organometallic glass
BRPI0621423A2 (en) super hydrophobic surface and method to form the same
KR19990081881A (en) Substrates with improved hydrophilic or hydrophobic properties including irregularities
KR101401754B1 (en) Superhydrophobic coating solution composition and method for producing the coating composition
Saxena et al. Organization of SiO2 and TiO2 nanoparticles into fractal patterns on glass surface for the generation of superhydrophilicity
Chi et al. Highly stable self-cleaning antireflection coatings from fluoropolymer brush grafted silica nanoparticles
JP7148535B2 (en) Nanoimprint lithography process and resulting patterned substrates
JP4256662B2 (en) Film-coated article and method for producing the same
KR101463050B1 (en) Article including Ultra Hydrophobic Coating and Method for Fabrication thereof
JP4958280B2 (en) Method for creating glass surface microstructure for organic coating formation
JP7317203B2 (en) SELF-HEALING OR REPEATABLE PRODUCTS, PRODUCTION METHOD AND APPLICATION THEREOF
JP4863471B2 (en) A method for producing a super water-repellent glass substrate.
Czyzyk et al. Easy-to-clean superhydrophobic coatings based on sol-gel technology: a critical review
JP4503091B2 (en) Superhydrophobic powder, structure having superhydrophobic surface using the same, and production method thereof
KR101614774B1 (en) Superhydrophobic nanofilm based on organosilicate
KR101054843B1 (en) Ultra small coating material and ultra small coating film formation method
Wang et al. Nanoparticle diffusion and fixation for the preparation of durable transparent superhydrophobic coatings
Tadanaga et al. Micropatterning of sol-gel derived thin films using hydrophobic-hydrophilic patterned surface
JP4491037B1 (en) Tubular structure for moving aqueous solution and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110119

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110119

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111021

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111222

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20120113

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120307

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120316

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150330

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4958280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250