(57)【要約】  【課題】  疎水化多孔質体の表面に形成される疎水膜の厚さが最適化されたコロイダルダンパーを提供すること。  【解決手段】  コロイダルダンパー１は、液体１１および疎水化多孔質体１３を容器７の内部に収容した構造になっている。疎水化多孔質体１３の表面は、頭部(HEAD)がＣＨ3、胴部(BODY)がＣＨ2で、−(BODY)m−(HEAD)と見なせる分子鎖を持つ有機疎水基で覆われている。この有機疎水基は、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の半球状、胴部(BODY)を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の円柱状と想定可能な分子構造になっており、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、胴部(BODY)の接触角θB＝１０５°との関係で、ｈ＞［−０．２／（２cos（１０５°））＋０．２４＝０．６３］（ｎｍ）を満足する値とされている。【選択図】  図２
2006118571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性多孔質体を疎水性物質で表面処理することにより、疎水性を示すように改質された疎水化多孔質体と、親水性の液体と、前記液体と前記疎水化多孔質体との混合物を収容する容器と、外部からの圧力を前記容器内の混合物へと伝達して該混合物に作用する圧力を増減させる伝達手段とを備えており、前記伝達手段に作用する外部からの圧力に応じて、前記混合物に作用する圧力が増大すると、前記液体が前記疎水化多孔質体の細孔内へと浸入し、当該液体の浸入に伴って前記伝達手段に作用した外部からの圧力を減衰させるコロイダルダンパーであって、
前記疎水性物質は、前記親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基中の水素を、有機疎水基に置換可能な化合物であり、
前記有機疎水基は、下記一般式（１）によって表され、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲWの半球状、胴部(BODY)を半径ＲWの円柱状と想定可能な分子構造になっており、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記胴部(BODY)の接触角θBとの関係で、ｈ＞［−ＲW／（２cosθB）＋０．２４］（ｎｍ）を満足する値とされている
ことを特徴とするコロイダルダンパー。
【化１】
2006118571.tif 000011
【請求項２】
前記液体が、水であり、
前記親水性多孔質体が、シリカゲルであり、
前記有機疎水基は、前記頭部(HEAD)がＣＨ3、前記胴部(BODY)がＣＨ2、前記基部(BASE)がＣＨ3で、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の半球状、胴部(BODY)を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の円柱状と想定可能な分子構造になっており、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記胴部(BODY)の接触角θB＝１０５°との関係で、ｈ＞［−０．２／（２cos（１０５°））＋０．２４＝０．６３］（ｎｍ）を満足する値とされている
ことを特徴とする請求項１に記載のコロイダルダンパー。
【請求項３】
前記疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG、前記気体の粘性μG、前記液体の粘性μL、前記疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌに基づいて算出されるクヌーセン数Ｋｎ＝（０．５ｈG（１−μG／μL）／Ｌ）について、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９を満足する値とされている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコロイダルダンパー。
【請求項４】
前記液体が、水であり、
前記親水性多孔質体が、シリカゲルであり、
前記有機疎水基は、前記頭部(HEAD)がＣＨ3、前記胴部(BODY)がＣＨ2、前記基部(BASE)がＣＨ3であり、
前記疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈGは、前記頭部(HEAD)および前記胴部(BODY)からなる柱状体の高さｈに等しく、前記気体の粘性μGは、空気の粘性である０．０１８（ｍＰａ・ｓ）、前記液体の粘性μLは、水の粘性である１．００２（ｍＰａ・ｓ）、前記疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌは、細孔半径ｒであるとの仮定に基づいて算出されるクヌーセン数Ｋｎ＝［（０．５ｈ（１−０．０１８／１．００２）／ｒ）＝（０．４９１ｈ／ｒ）］について、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９を満足する値とされている
ことを特徴とする請求項３に記載のコロイダルダンパー。
【請求項５】
前記疎水化多孔質体の細孔半径ｒが２．８５〜１０ｎｍであり、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、（０．０３４ｒ／０．４９１）≦ｈ≦（０．１１９ｒ／０．４９１）である
ことを特徴とする請求項４に記載のコロイダルダンパー。
【請求項６】
前記疎水化多孔質体は、前記親水性多孔質体を前記疎水性物質（以下、第１の疎水性物質と称す）で表面処理した後、さらに前記第１の疎水性物質よりも分子量の小さい第２の疎水性物質で表面処理されたものであり、
前記第２の疎水性物質は、前記第１の疎水性物質によって前記親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基中の水素を、前記有機疎水基（以下、第１の有機疎水基と称す）に置換した後に、前記親水性多孔質体の細孔表面に残存する水酸基中の水素を、第２の有機疎水基に置換可能な化合物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のコロイダルダンパー。
【請求項７】
前記第２の有機疎水基が、トリメチルシリル基である
ことを特徴とする請求項６に記載のコロイダルダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイダルダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
コロイダルダンパーは、外部から作用する機械的エネルギーを散逸させる装置であり、多孔質体と液体との混合物を容器内に封入し、この混合物に対して外部からの機械的エネルギーが作用し、混合物が加圧される構造になっている。そして、混合物が加圧されると、多孔質体の細孔へ液体が浸入し、その際、機械的エネルギーを減衰させることができる。本件発明者らは、このようなコロイダルダンパーの性能向上について、既に提案を行っている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、この種のコロイダルダンパーを実用化するためには、実用上十分な回数繰り返し利用しても、コロイダルダンパーとしての性能を維持できるようにしなければならない。そして、繰り返し利用できるようにするために必要な要件として、多孔質体の表面が液体に対して疎液性を有していると好ましいことは、既に知られている（下記特許文献１の段落［００１７］参照）。
【０００４】
例えば、液体が水である場合は、水との親和性が低い疎水性表面を持つ多孔質体を組み合わせることが好ましく、逆に、多孔質体が親水性表面を持っている場合は、親水性表面との親和性が低い水銀などを組み合わせることが好ましい。
【０００５】
このような組み合わせで多孔質体と液体とを選定すると、加圧工程において細孔内へ浸入した液体が、減圧工程において可逆的に細孔外へと排出されるようになり、その結果、次の加圧工程において十分な量の液体を細孔内へ浸入させることができるので、繰り返し利用してもコロイダルダンパーの性能が低下しにくくなる。
【０００６】
さらに、多孔質体そのものが親水性表面を有する場合でも、多孔質体の表面を疎水性物質で表面処理することにより、液体に対して疎水性を示すように改質すれば、水との組み合わせができるようになることも、既に知られている。このような疎水性物質の例として、下記特許文献１においては、トリメチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシランを例示するとともに、分子鎖長の長い物質からなるものが好ましい旨を説明した（下記特許文献１の段落［００１８］参照）。
【特許文献１】特開２００４−４４７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のように、従来、分子鎖長の長い疎水性物質が好ましいという傾向があることは判明していたものの、どの程度まで分子鎖長が長いと効果的であるのか、分子鎖長が長ければ長いほどよいのかどうかなど、未だ解明されていない点も残されていた。
【０００８】
こうした背景の下、本件発明者らは、多孔質体の疎水化を図るために用いる疎水性物質について、さらに検討を進めた。その結果、コロイダルダンパーの性能を向上させるためには、必ずしも分子鎖長が長ければ長いほどよい訳ではなく、疎水性物質の分子鎖長をある数値範囲内に収めることが効果的であること、また、細孔径との関係を考慮して分子鎖長を設定するとよいことなど、新たな知見を得るに至った。
【０００９】
本発明は、上記のような新たな知見に基づいて完成されたものであり、その目的は、親水性多孔質体を疎水性物質で表面処理してなる疎水化多孔質体を利用して構成されたコロイダルダンパーであって、疎水化多孔質体の表面に形成される疎水膜の厚さが最適化されたコロイダルダンパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明において採用した特徴的構成について説明する。
本発明のコロイダルダンパーは、
親水性多孔質体を疎水性物質で表面処理することにより、疎水性を示すように改質された疎水化多孔質体と、親水性の液体と、前記液体と前記疎水化多孔質体との混合物を収容する容器と、外部からの圧力を前記容器内の混合物へと伝達して該混合物に作用する圧力を増減させる伝達手段とを備えており、前記伝達手段に作用する外部からの圧力に応じて、前記混合物に作用する圧力が増大すると、前記液体が前記疎水化多孔質体の細孔内へと浸入し、当該液体の浸入に伴って前記伝達手段に作用した外部からの圧力を減衰させるコロイダルダンパーであって、
前記疎水性物質は、前記親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基中の水素を、有機疎水基に置換可能な化合物であり、
前記有機疎水基は、下記一般式（１）によって表され、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲWの半球状、胴部(BODY)を半径ＲWの円柱状と想定可能な分子構造になっており、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記胴部(BODY)の接触角θBとの関係で、ｈ＞［−ＲW／（２cosθB）＋０．２４］（ｎｍ）を満足する値とされている
ことを特徴とする。
【００１１】
【化１】
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本発明において、親水性の液体としては、例えば、代表的には水を挙げることができるが、この他、疎水化多孔質体に対して水に準ずる親和性を示す液体すべてを利用することができる。水以外の液体としては、例えば、水と不凍剤（例えば、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等）の混合物、を用いることができ、この場合、０℃以下の環境でもコロイダルダンパーを利用することができるようになる。また、水と水よりも蒸発しにくい物質（例えば、ジメチルフォルムアミド、フォルムアミド等）の混合物を使用することができ、この場合、１００℃以上の環境でもコロイダルダンパーを利用することができるようになる。
【００１２】
本発明においては、まず、親水性多孔質体の細孔表面に形成すべき疎水膜の最小厚さについての検討を行った。
本発明のコロイダルダンパーにおいて、有機疎水基の胴部(BODY)と頭部(HEAD)は、上述のような特定の原子団を組み合わせた構造になっている。そのため、有機疎水基中の−(BODY)m−(HEAD)の部分は、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲWの半球状、胴部(BODY)を半径ＲWの円柱状と想定することができる。
【００１３】
また、上記一般式（１）によって表される有機疎水基は、親水性多孔質体の細孔表面に疎水膜を形成するが、親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基の密度が十分に高い（例えば、１平方ナノメートル当たり２．３〜４．８個の水酸基が存在する）場合、親水性多孔質体の細孔表面には、有機疎水基が臨界密度（最密状態）と見なせるような密度で並び、有機疎水基をブラシの毛とするブラシ様構造が形成される。
【００１４】
さらに、親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基は、すべて有機疎水基に置換されることはなく、有機疎水基間には水酸基が残存している。この残存水酸基は、有機疎水基よりも構造的に十分に小さいため、臨界密度で並んだ有機疎水基間の基部付近に存在し、有機疎水基に置換されないまま残存する。
【００１５】
このようなブラシ様構造の疎水膜を表面に持つ疎水化多孔質体と、この親水性の液体とを利用してコロイダルダンパーを形成した場合、加圧に伴って細孔内には液体が浸入し、さらに、細孔内へ浸入した液体は、より微視的には、ブラシ様構造を形成する有機疎水基間にも浸入することになる。
【００１６】
一方、液体は、有機疎水基に対する親和性が低く、有機疎水基表面に対する接触角が９０度より大となるため、液体の表面張力は、液体を有機疎水基間から排出するように作用し、さらには、有機疎水基で表面が覆われた細孔内から液体を排出するように作用する。
【００１７】
したがって、液体が有機疎水基のみと接する理想的な状態にあれば、減圧に伴って、液体は可逆的に細孔外へ排出されるものと期待される。
しかし、細孔内の有機疎水基間には、上述の如く残存水酸基があり、この残存水酸基と液体が水素結合を形成すると、減圧条件下でも液体が有機疎水基間から排出されなくなり、ひいては液体が細孔外へ可逆的に排出されなくなり、これがコロイダルダンパーの性能を低下させる要因となる。
【００１８】
そこで、本発明においては、まず、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長を、有機疎水基間に浸入した液体と残存水酸基とが水素結合を形成しない程度以上に長くすればよいと考えた。細孔表面からの距離を考えた場合、残存水酸基の先端は概ね上記有機疎水基中のＳｉと同程度の位置にあるので、この残存水酸基との水素結合形成を阻害する疎水膜の厚さは、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長と同じであると見なすことができ、この分子鎖長の最小値を見いだすことができれば、有機疎水基の分子鎖長をそれ以上過剰に長くしなくてもよいものと考えられる。
【００１９】
図１は、左側に有機疎水基のモデル、右側に有機疎水基間に浸入した液体のエネルギー状態ＥCのグラフを併記した図である。左側に描かれた有機疎水基のモデルは、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲWの半球状、胴部(BODY)を半径ＲWの円柱状と想定したモデルになっており、縦軸は、有機疎水基の頭部側からの距離を示している。また、右側に描かれたグラフは、横軸がエネルギーＥCの高さを示しており、Ｂ点、Ｄ点の２箇所にエネルギー状態の低い安定点があり、Ｂ点とＤ点との間に、エネルギー障壁となるＣ点が存在することを示している。
【００２０】
外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力（例えば図６（ａ）では、Ｃ１の場合、平均圧縮（吸着）圧力は大体２０ＭＰａである）より小さい場合、液体は細孔内へ浸入しないが、外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力に等しくなると、液体は細孔内へ浸入する。このとき、Ｂ点の箇所のエネルギー状態はＡ点の箇所のエネルギー状態より小さいので、液体は細孔内へ浸入する時に、有機疎水基の頭に接触しながら、Ｂ点の位置まで有機疎水基間に浸入することになる。そして、さらに外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力より大きくなると（例えば図６では、外部からの最大圧力は６０ＭＰａである）、液体は強制的に有機疎水基間に押し込まれる状態になり、外部からＣ点を超えるのに必要なエネルギーが与えられた時に、液体はさらに有機疎水基間の奥へと浸入する。問題は、液体がどこまで有機疎水基間へ浸入するかであるが、Ｇ点はＣ点と同じエネルギー状態を持っているので、最初にＧ点まで液体は有機疎水基間へ浸入する。さらに外部からシステムにエネルギーを入れると、Ｇ点より大きなエネルギー状態になり、一般的に液体はＩ点まで浸入できるものと考えられる。しかしながら、液体のエネルギー状態ＥCと相当接触角θの関係はＥC＝−cosθであり、余弦関数（cos）は１より小さい（±cosθ≦１）という数学的な条件から、相当接触角θと図１のｙ軸の関係を使用すると、ｙ≦−ＲW／（２cosθB）の不等式を得ることができる。従って、液体はＨ点の下（ｙ＞−ＲW／（２cosθB））に浸入することができない。これは図１ではＨ点とＡ点のエネルギー状態が等しくなっていることからも正しいと言える。
【００２１】
一方、外部からの圧力が作用しなくなると、有機疎水基に対する親和性の低い液体は、液体の表面張力により、有機疎水基間から排出される。しかし、可逆的に液体を浸入／排出させるためには、Ｈ点まで有機疎水基間に浸入した液体が基部側（BASE）に存在する残存水酸基と水素結合を形成するのを防止しなければならない。
【００２２】
ここで、Ｈ点まで浸入した液体は、水酸基に対して０．２４（ｎｍ）まで接近すると水素結合を形成する可能性がある（参考文献：Pauling, L., The Chemical Bond. A Brief Introduction to Modern Structural Chemistry, Cornell University Press, New York, 1967）。これらのことから、Ｈ点まで浸入した液体が、基部側に存在する残存水酸基と水素結合を形成するのを防止するには、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈを、ｈ＞［−ＲW／（２cosθB）＋０．２４］（ｎｍ）にするとよいと言える。
【００２３】
以上説明したように、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、胴部(BODY)の接触角θBとの関係で、ｈ＞［−ＲW／（２cosθB）＋０．２４］（ｎｍ）を満足する値とされていれば、疎水膜の厚さは、液体と残存水酸基との水素結合形成を阻止するために必要な最小膜厚よりも厚くなる。したがって、細孔内に浸入した液体が残存水酸基と水素結合を形成して細孔内に残留する液体が徐々に増大してしまう傾向のあるコロイダルダンパーとは異なり、コロイダルダンパーを何回も繰り返し利用できるようになる。
【００２４】
なお、より具体的な事例としては、例えば、前記液体が水、前記親水性多孔質体がシリカゲル、前記有機疎水基は、前記頭部(HEAD)がＣＨ3、前記胴部(BODY)がＣＨ2、前記基部(BASE)がＣＨ3、といった事例を考えることができる。
【００２５】
この場合、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の半球状、胴部(BODY)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の円柱状と想定することができ、また、胴部(BODY)の接触角θB＝１０５°となる。
【００２６】
したがって、胴部(BODY)の基端から頭部(HEAD)の先端までの高さｈは、ｈ＞［−０．２／（２cos（１０５°））＋０．２４＝０．６３］（ｎｍ）を満足する値となれば、有機疎水基間に浸入した液体（この場合は、水）と多孔質体（この場合は、シリカゲル）の表面に残存する水酸基（シラノール基）との間に、水素結合が形成されるのを防止でき、ｈ＞０．６３（ｎｍ）を満足するためには、胴部(BODY)の繰り返し数ｍ≧３に設定されていればよいと考えられる。
【００２７】
さて、以上説明したように、本発明のコロイダルダンパーにおいては、まず、液体と水酸基との水素結合形成を阻止できるような疎水膜の最小厚さを規定したが、次に、本発明においては、エネルギーを効率よく散逸させる上で最適な疎水膜の厚さについても検討し、その結果、疎水化多孔質体の細孔径との関係で疎水膜の厚さを最適化すると、コロイダルダンパーとしての性能が改善されることを見いだし、以下のような構成に想到した。
【００２８】
すなわち、次に説明するコロイダルダンパーは、前記疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG、前記気体の粘性μG、前記液体の粘性μL、前記疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌに基づいて算出されるクヌーセン数Ｋｎ＝［０．５ｈG（１−μG／μL）／Ｌ］について、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）を満足する値とされている点に特徴がある。
【００２９】
このように構成されたコロイダルダンパーによれば、クヌーセン数Ｋｎが０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）を満足するので、液体の細孔への流出入において、多孔質体の細孔表面を液体がスリップして連続的に流れるようになり、その結果、好ましい散逸エネルギー及び効率を得ることができ、コロイダルダンパーとしての性能を向上させることができる。
【００３０】
クヌーセン数に関しては、従来、０．０１＜Ｋｎ＜０．１がよいと言われていた。しかし、「クヌーセン数Ｋｎ」と「疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG、気体の粘性μG、液体の粘性μL、および疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌ」との関係については知られていない。そのため、従来は、クヌーセン数Ｋｎを最適化すること自体、必ずしも容易なことではなかった。また、その数値範囲も０．０１＜Ｋｎ＜０．１と、少々広すぎる範囲、または少しずれている数値範囲が有効であると考えられていた。クヌーセン数Ｋｎが０．０３４を下回って０．０１に近い値になると、流体力学的には連続体と見なせる状態に近くなるため、液体と細孔表面の界面における滑り（スリップ）の影響が小さくなると考えられ、これがコロイダルダンパーとしての性能（効率）を低下させる一因になるものと推察される。
【００３１】
これに対し、本発明のコロイダルダンパーにおいては、疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG、気体の粘性μG、液体の粘性μL、疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌに基づいて、クヌーセン数Ｋｎ＝［０．５ｈG（１−μG／μL）／Ｌ］を算出するので、クヌーセン数Ｋｎの最適化が容易であり、しかも、その数値範囲を０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）を満足する値となるように、疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈを設定するので、クヌーセン数Ｋｎの数値範囲が０．０１＜Ｋｎ＜０．０３４となるもの以上に、コロイダルダンパーとしての性能を向上させることができる。
【００３２】
より具体的には、細孔の代表寸法Ｌ＝細孔半径ｒ、疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG＝疎水膜の厚さｈと見なすことができるので、クヌーセン数Ｋｎ＝［０．５ｈ（１−μG／μL）／ｒ］となる。また、気体の粘性μG、液体の粘性μLは、使用する液体と多孔質体の細孔内に存在する気体（例えば空気）に応じて決まる定数である。したがって、クヌーセン数Ｋｎは、疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈに応じて決まる値となるので、例えば、疎水化多孔質体の細孔半径ｒが決まっていれば、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）となるように−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈを最適化することができ、逆に、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが決まっていれば、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）となるように疎水化多孔質体の細孔半径ｒを最適化することができる。
【００３３】
さらに具体的な事例としては、例えば、前記液体が水、前記親水性多孔質体がシリカゲル、前記有機疎水基は、前記頭部(HEAD)がＣＨ3、前記胴部(BODY)がＣＨ2、前記基部(BASE)がＣＨ3である場合、前記疎水化多孔質体の細孔半径ｒおよび−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、前記疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈGは、前記頭部(HEAD)および前記胴部(BODY)からなる柱状体の高さｈに等しく、前記気体の粘性μGは、空気の粘性である０．０１８（ｍＰａ・ｓ）、前記液体の粘性μLは、水の粘性である１．００２（ｍＰａ・ｓ）、前記疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌは、細孔半径ｒであるとの仮定に基づいて算出されるクヌーセン数Ｋｎ＝［０．５ｈ（１−０．０１８／１．００２）／ｒ＝０．４９１ｈ／ｒ］について、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９（好ましくはＫｎ＝０．０９７）を満足する値とされていればよい。
【００３４】
例えば、疎水化多孔質体の細孔半径ｒが２．８５〜１０ｎｍの場合であれば、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、（０．０３４ｒ／０．４９１）≦ｈ≦（０．１１９ｒ／０．４９１）になっていると、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９を満足するものとなる。また、好ましくは、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが、ｈ＝０．０９７ｒ／０．４９１になっていると、Ｋｎ＝０．０９７を満足するものとなる。
【００３５】
つまり、従来は、分子鎖長が大きいほど望ましいと考えられていたため、細孔半径ｒが２．８５〜１０ｎｍの場合であっても、ｈ＞０．１１９ｒ／０．４９１となるような分子鎖長ｈが設定される場合は多々あったと考えられるが、単に疎水化を図る上では、過剰に長い分子鎖長を持つものが有効であっても、細孔径や細孔表面積の低下を抑制することも考慮すると、過剰に長い分子鎖長の疎水基は必ずしも有効ではなく、細孔半径ｒが２．８５〜１０ｎｍの場合は、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈが（０．０３４ｒ／０．４９１）≦ｈ≦（０．１１９ｒ／０．４９１）（好ましくは、ｈ＝０．０９７ｒ／０．４９１）になっている方が、コロイダルダンパーとしての性能は向上するのである。
【００３６】
ところで、以上の説明においては、親水性多孔質体を１種類の疎水性物質で表面処理することを前提に説明を行ってきたが、多孔質体の表面に水酸基が残存している場合は、次のような構成とするのも有効である。
【００３７】
すなわち、前記疎水化多孔質体は、前記親水性多孔質体を前記疎水性物質（以下、第１の疎水性物質と称す）で表面処理した後、さらに前記第１の疎水性物質よりも分子量の小さい第２の疎水性物質で表面処理されたものであり、前記第２の疎水性物質は、前記第１の疎水性物質によって前記親水性多孔質体の細孔表面に存在する水酸基中の水素を、前記有機疎水基（以下、第１の有機疎水基と称す）に置換した後に、前記親水性多孔質体の細孔表面に残存する水酸基中の水素を、第２の有機疎水基に置換可能な化合物であるとよい。
【００３８】
第２の有機疎水基は、先の表面処理で形成される第１の有機疎水基よりも分子量（分子鎖長）の小さいものであり、例えば、第２の有機疎水基としては、トリメチルシリル基を導入することが考えられる。
【００３９】
このように構成されたコロイダルダンパーによれば、第１の疎水性物質のみで表面処理を施した場合以上に、残存水酸基を減少させることができるので、残存水酸基による悪影響を排除することができ、これにより、コロイダルダンパーとしての性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。
図２は、コロイダルダンパーの動作原理を説明するための概略構造図である。
以下に説明するコロイダルダンパー１は、シリンダー３およびピストン５によって構成される容器７と、容器７の内部に収容された液体１１および疎水化多孔質体１３の混合物１５と、外部からの圧力を容器７内の混合物１５へと伝達して混合物１５に作用する圧力を増減させる伝達手段１７（ピストンロッド）とを備えている。
【００４１】
本実施形態において、ピストン５は、直径Ｄ＝２０ｍｍ、最大ストロークＳmax＝５０ｍｍで、容器７および伝達手段１７は、容器７の混合物１５に、最大１２０ＭＰａの圧力をかけることができるように構成されている。
【００４２】
また、本実施形態において、液体１１としては、水（各実験とも９ｇ）を使用し、疎水化多孔質体１３としては、親水性多孔質体であるシリカゲルに対して、疎水性物質で表面処理を施してなる疎水化シリカゲル（各実験とも４ｇ）を使用した。
【００４３】
シリカゲルとしては、平均粒子直径２Ｒが２０μｍで、平均細孔直径２ｒが異なる４種の球状シリカゲル粒子（２ｒ＝５．７，７，１０，２０ｎｍ）を用いた。
表面処理に用いる疎水性物質としては、シリカゲル表面の水酸基を有機疎水基に置換可能な４種の疎水化剤、トリメチルクロロシラン、ジメチルブチルクロロシラン、ジメチルオクチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシランを用いた。
【００４４】
なお、以下の説明では、有機疎水基中の分子鎖−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の炭素数ｍ＋１に着目して、シリカゲル表面に分子鎖−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3を含む有機疎水基を導入する処理を、Ｃｍ＋１処理（但し、ｍ＋１は分子鎖−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の炭素数）と称することにする。具体的には、トリメチルクロロシランによる表面処理をＣ１処理、ジメチルブチルクロロシランによる表面処理をＣ４処理、ジメチルオクチルクロロシランによる表面処理をＣ８処理、ジメチルオクタデシルクロロシランによる表面処理をＣ１８処理と称する。本実施形態において、Ｃ４〜Ｃ１８処理されたシリカゲルについては、より炭素数の少ない第２の有機疎水基をも導入することで、残存水酸基を減少させることができると考えられるので、重ねてＣ１処理を施してあるが、説明が煩雑になるのを避けるため、以降は、Ｃ４〜Ｃ１８処理された後に重ねてＣ１処理されたシリカゲルのことを、単にＣ４〜Ｃ１８処理されたシリカゲルと言う。
【００４５】
本実施形態においては、上記のような４種の疎水化剤を用いて、次のような手順でシリカゲルの表面を疎水化した。以下、Ｃ４処理の場合を例に挙げて説明する。
シリカゲル（富士シリシア化学社製：商品名スーパーマイクロビーズシリカゲル）２０ｇをセパラブルフラスコ５００ｍｌに入れ、トルエン４００ｍｌ、ジメチルブチルクロロシランを１２．０ｇ加え３時間環流した。その後、トリメチルクロロシランを１７．０ｇ加え一晩還流した。還流後、トルエン、メタノール各１Ｌ洗浄し、真空乾燥７０℃で乾燥したものをＣ４処理品とした。
【００４６】
なお、Ｃ８処理の場合は、ジメチルブチルクロロシランの代わりにジメチルオクチルクロロシランを、Ｃ１８処理の場合は、ジメチルブチルクロロシランの代わりにジメチルオクタデシルクロロシランで処理した。また、Ｃ１処理の場合は、トリメチルクロロシランのみで処理を行った。
【００４７】
以上のように構成されたコロイダルダンパー１の性能を評価するため、次のような実験を行った。
手動ポンプ（図示略）を使って、伝達手段１７を介してピストン５を作動させ、容器７内（温度２０℃）が所期の圧力（例えば６０ＭＰａ）になるまでゆっくりピストン５を上昇させてゆく。そして、所期の圧力になったら除荷し、手動ポンプを使ってピストン５を最初の位置までゆっくりと戻す。この工程を1回の実験とする。この実験１回毎に、ピストン５のストロークＳの変化と容器７内の圧力ｐの変化を計測した。この計測結果をグラフ化すると、代表的な例としては、図３に示すようなヒステリシスの現れるサイクルが観察される。
【００４８】
衝撃や振動の散逸エネルギーＥは、力学的ピストン仕事Ｗに等しく、圧縮仕事は、実際のサイクル（図３）において、下記数式１で計算できる吸収されたエネルギーＥａに等しい。
【００４９】
【数１】
2006118571.tif 000004
また、衝撃や振動の散逸エネルギーＥは、実際のサイクルの面積に等しく、下記数式２で計算できる。
【００５０】
【数２】
2006118571.tif 000005
ダンパーの効率（エネルギーを散逸させる能力）ηは、一般的に下記数式３で定義される。
【００５１】
【数３】
2006118571.tif 000006
本実施形態においては、この散逸エネルギーＥおよび効率ηにより、コロイダルダンパーの性能を評価する。あるコロイド（＝容器７内の混合物）の有効性を評価する時、もしくはコロイダルダンパーと異なるタイプのダンパーとの比較を行う時、コロイダルダンパーの散逸エネルギーおよび効率は、評価に必要なパラメータになる。
【００５２】
以上のような実験を、疎水化剤の異なる５つのシリカゲル（Ｃ１処理，Ｃ４処理，Ｃ８処理，Ｃ１８処理したもの、および表面処理を施していないもの＝以下、Ｃ０処理と称する）を使用して実施した。ピストン５にかける圧力については、５通り（本実施形態の場合、２５，３０，３５，４０，６０ＭＰａ）に変化させて、各圧力で複数回にわたって繰り返し上記の実験を行った。
【００５３】
最初に、圧力の影響を調べるために、上述の４種の疎水化剤で表面処理された４種の疎水化シリカゲル（いずれも平均細孔直径２ｒ＝７ｎｍ）を使用し、ピストン５にかける圧力を５通り（本実施形態の場合、２５，３０，３５，４０，６０ＭＰａ）に変化させた場合の実験結果についてデータを整理した。複数回の実験を繰り返す場合、コロイダルダンパーは１回目の実験と２回目以降の実験とで、いくらか異なる挙動を示すことがあるが、２回目以降は概ね挙動が安定するので、本実験では、１回目の実験とｎ回目の実験について、それぞれ散逸エネルギーＥおよび効率ηを算出し、これら散逸エネルギーＥおよび効率ηと圧力ｐとの関係をグラフ化した。結果を図４（ａ），同図（ｂ），図５（ａ），および同図（ｂ）に示す。
【００５４】
この実験結果からは、次のことが理解できる。
Ｃ１処理されたシリカゲルの場合、ｎ回目のヒステリシスがなくなってしまい、散逸エネルギーおよび効率はとても小さくなる。また、Ｃ１８処理されたシリカゲルの場合、散逸エネルギーは１回目が３５Ｊ、ｎ回目が１７．５Ｊに対し、Ｃ４処理されたシリカゲルの場合は、散逸エネルギーは１回目が６０．２Ｊ、ｎ回目が５５．４Ｊ、Ｃ８処理されたシリカゲルの場合は、散逸エネルギーは１回目が５２．３Ｊ、ｎ回目が４８．９Ｊで、Ｃ４処理された場合に、このコロイダルダンパー１の散逸エネルギーは最も高くなる。
【００５５】
また、Ｃ１処理されたシリカゲルおよびＣ１８処理されたシリカゲルの場合、圧力が大きくなるにつれてｎ回目の効率と１回目の効率の差が大きくなるのに対し、Ｃ４処理されたシリカゲルおよびＣ８処理されたシリカゲルの場合は、圧力が大きくなってもｎ回目の効率が１回目の効率とほとんど変わらないことがわかる。
【００５６】
以上より、Ｃ４処理されたシリカゲルおよびＣ８処理されたシリカゲルは、コロイダルダンパーにおいて利用するのに好適な疎水化多孔質体であると言え、また、Ｃ４処理およびＣ８処理に用いた各疎水化剤は、優秀な疎水化剤であると言える。また、Ｃ１処理されたシリカゲルの場合、ｎ回目のヒステリシスがなくなってしまう要因としては、Ｃ１処理では、疎水膜の厚さが十分に確保されておらず、その結果、シリカゲル表面の残存水酸基と水とが水素結合を形成し、水が可逆的に排出されなくなる、といった原因を考えることができる。
【００５７】
次に、疎水処理分子の長さの影響を調べるために、疎水化剤の異なる５つのシリカゲル（Ｃ０処理，Ｃ１処理，Ｃ４処理，Ｃ８処理，Ｃ１８処理したもの）を用いて実験を行った結果についてデータを整理した。その時のコロイダルダンパー１の１回目、ｎ回目のヒステリシスを図６（ａ），同図（ｂ）に示す。また、表１に６０ＭＰａの圧力における各材料のヒステリシスの１回目・ｎ回目の散逸エネルギーＥ1、Ｅn、および、その比Ｅn／Ｅ1、また、１回目・ｎ回目の効率η1、ηn、および、その比ηn／η1を示す。
【００５８】
【表１】
2006118571.tif 000007
この実験結果からは、次のことが理解できる。
【００５９】
疎水処理が施されていない親水表面シリカゲル（すなわち、Ｃ０処理シリカゲル）の場合でも、小さいヒステリシスが起こるが、このサイクルの理由は、水の圧縮性、シリカゲルの弾性、空気の影響、シリンダー・ピストンの摩擦、シール・ピストンの摩擦などに原因があると考えられる。Ｃ０処理の場合、親水表面になっているため、水は自然的に（０ＭＰaの圧力で）細孔内へ浸入して細孔外へ排出されなくなるので、コロイダルダンパー１のヒステリシスは反復再現性がなくなる。
【００６０】
また、Ｃ１処理されたシリカゲルの場合、１回目のヒステリシス（図６（ａ）参照）は大きいが、ｎ回目のヒステリシスがなくなってしまっている（図６（ｂ）参照）。すなわち、Ｃ１処理されたシリカゲルの場合、コロイダルダンパー１のヒステリシスは反復再現性がなくなり、コロイダルダンパー１は１回目の衝撃のエネルギーを散逸することはできても、２回目以降の衝撃のエネルギーを散逸することはできず、振動のエネルギーを散逸させたり衝撃のエネルギーを何度も繰り返し散逸させることはできない。
【００６１】
Ｃ４〜Ｃ１８処理されたシリカゲルの場合、コロイダルダンパー１のヒステリシスは反復再現性があるものとなる。１回目のサイクルには、非平衡現象（例えば残存水酸基と水との水素結合の形成）なども含まれるが、２回目以降のサイクル（実ヒステリシス）は同じ大きさになる。したがって、Ｃ４〜Ｃ１８処理されたシリカゲルであれば、コロイダルダンパー１は、２回目以降の衝撃のエネルギーを散逸することができ、また、振動のエネルギーを散逸することができる。
【００６２】
また、図６（ａ）より、Ｃ４処理されたシリカゲルの方がＣ１処理されたシリカゲルより平均圧縮圧力が大きく、Ｃ８処理されたシリカゲルの方がＣ４処理されたシリカゲルより平均圧縮圧力が大きくなっているのがわかる。このことから、有機疎水基の分子鎖が長ければ、平均圧縮圧力が大きくなることがわかる。これは、有機疎水基の分子鎖が長くなれば、多孔質体の細孔半径が小さくなることに関係するものと考えられる。
【００６３】
また、Ｃ１８処理されたシリカゲルを見ると、ｎ回目のヒステリシスが１回目のヒステリシスの半分ほどの大きさになってしまっているのがわかる（Ｅn／Ｅ1＝０．５０；表１参照）。しかし、Ｃ４・Ｃ８のヒステリシスは、Ｃ１８のヒステリシスと比べると全体的に大きなヒステリシスを得ており、ｎ回目のヒステリシスも１回目のヒステリシスに近い大きさになっていることがわかる（Ｅn／Ｅ1＝０．９２，０．９３；表１参照）。
【００６４】
ｎ回目サイクルの散逸エネルギーＥnが、Ｅn＝５５．４Ｊと最大になることから考えると（表１参照）、細孔直径２ｒ＝７ｎｍのシリカゲルの場合、Ｃ４処理が最適な疎水化処理方法であると考えられる。
【００６５】
次に、平均細孔直径２ｒが５．７，７，１０，２０ｎｍの各シリカゲルと、Ｃ１，Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理の各疎水処理とを組み合わせて上記同様の実験を行った結果についてデータを整理した。表２に、１回目・ｎ回目の散逸エネルギーＥ1、Ｅn、および、その比Ｅn／Ｅ1、１回目・ｎ回目の効率η1、ηn、および、その比ηn／η1を示す。
【００６６】
【表２】
2006118571.tif 000008
表２から、Ｃ１処理されたシリカゲルは、平均細孔直径によらず、ｎ回目の散逸エネルギーが小さく、コロイダルダンパーとしての性能はあまり高くないことがわかる。そこで、Ｃ１処理されたシリカゲルを除いて、図７（ａ），同図（ｂ）には、横軸に細孔直径２ｒ、縦軸に１回目・ｎ回目の散逸エネルギーＥ1、Ｅnをとったグラフ、図８（ａ），同図（ｂ）には、横軸に細孔直径２ｒ、縦軸に１回目・ｎ回目の効率η1、ηnをとったグラフを示す。
【００６７】
これらのグラフから、平均細孔直径２ｒが７ｎｍのシリカゲルは、Ｃ４処理されたものがｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnともに高く、シリカゲルの平均細孔直径２ｒが１０〜２０ｎｍまで大きくなると、Ｃ８処理されたものがｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnともに高くなることがわかる。また、２ｒ＝２０ｎｍの場合、Ｃ４処理のｎ回目の散逸エネルギーはＣ８処理のｎ回目の散逸エネルギーに近くなることがわかる。
【００６８】
以上の実験結果からは、Ｃ１処理では、十分に反復再現性のあるサイクルを達成することが難しく、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理であれば、反復再現性のあるサイクルを達成することができること、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理の中では、Ｃ４，Ｃ８処理の方がＣ１８処理よりもｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnともに高くすることができること、Ｃ４処理とＣ８処理とで、どちらがｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnをより高くできるかは、シリカゲルの平均細孔直径２ｒによって変わり得ること、がわかる。
【００６９】
「Ｃ１処理では、十分に反復再現性のあるサイクルを達成することが難しく、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理であれば、反復再現性のあるサイクルを達成することができること」については、Ｃ１処理では、細孔表面に形成される疎水膜の厚さが薄すぎることに原因があると推察される。
【００７０】
より詳しく説明すると、本実施形態で用いた疎水化剤は、いずれも下記一般式（２）で表される反応により、シリカゲル表面に存在する水酸基を有機疎水基に置換する。
【００７１】
【化２】
2006118571.tif 000009
この有機疎水基は、シリカゲル表面に疎水膜を形成するが、シリカゲル表面に存在する水酸基の密度が十分に高い（例えば、１平方ナノメートル当たり２．３〜４．８個の水酸基が存在する）場合、シリカゲル表面には、有機疎水基が臨界密度（最密状態）と見なせるような密度で並び、有機疎水基をブラシの毛とするブラシ様構造が形成される。また、シリカゲル表面に存在する水酸基は、すべて有機疎水基に置換されることはなく、有機疎水基間には水酸基が残存している。この残存水酸基は、有機疎水基よりも構造的に十分に小さいため、臨界密度で並んだ有機疎水基間の基部付近に存在し、有機疎水基に置換されないまま残存することになる。細孔表面からの距離を考えた場合、残存水酸基の先端は概ね上記有機疎水基中のＳｉと同程度の位置にあるので、この残存水酸基との水素結合形成を阻害する疎水膜の厚さは、−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の分子鎖長とほぼ同じであると見なすことができる。
【００７２】
また、−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の分子鎖は、原子団ＣＨ2の繰り返しとその末端にある原子団ＣＨ3によって構成されており、ＣＨ3を頭部(HEAD)、ＣＨ2を胴部(BODY)とする−(BODY)m−(HEAD)という分子構造を持っているものと見なすことができ、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の半球状、胴部(BODY)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の円柱状と想定することができる。
【００７３】
このようなブラシ様構造の疎水膜を表面に持つ疎水化シリカゲルと、親水性の液体、例えば水とを利用してコロイダルダンパー１を形成した場合、加圧に伴って細孔内には水が浸入し、さらに、細孔内へ浸入した水は、より微視的には、ブラシ様構造を形成する有機疎水基間にも浸入することになる。
【００７４】
一方、水は、有機疎水基に対する親和性が低く、有機疎水基表面に対する接触角が９０度より大となるため、水の表面張力は、水を有機疎水基間から排出するように作用し、さらには、有機疎水基で表面が覆われた細孔内から水を排出するように作用する。
【００７５】
しかし、細孔内の有機疎水基間には、上述の如く残存水酸基があり、この残存水酸基と水が水素結合を形成すると、減圧条件下でも水が有機疎水基間から排出されなくなり、ひいては液体が細孔外へ可逆的に排出されなくなり、これがコロイダルダンパーの性能を低下させる要因になるのではないかと考えられる。
【００７６】
そこで、このような水素結合の形成を阻害するには、−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の分子鎖長を、有機疎水基間に浸入した液体と残存水酸基とが水素結合を形成しない程度以上に長くすればよいと考えられる。
【００７７】
既に説明した通り、図１は、左側に有機疎水基のモデル、右側に有機疎水基間に浸入した水のエネルギー状態ＥCのグラフを併記した図である。左側に描かれた有機疎水基のモデルは、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を半径ＲWの半球状、胴部(BODY)を半径ＲWの円柱状と想定したモデルになっており、縦軸は、有機疎水基の頭部側からの距離を示している。また、右側に描かれたグラフは、横軸がエネルギーＥCの高さを示しており、Ｂ点、Ｄ点の２箇所にエネルギー状態の低い安定点があり、Ｂ点とＤ点との間に、エネルギー障壁となるＣ点が存在することを示している。
【００７８】
外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力（例えば図６（ａ）では、Ｃ１の場合、平均圧縮（吸着）圧力は大体２０ＭＰａである）より小さい場合、液体は細孔内へ浸入しないが、外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力に等しくなると、液体は細孔内へ浸入する。このとき、Ｂ点の箇所のエネルギー状態はＡ点の箇所のエネルギー状態より小さいので、液体は細孔内へ浸入する時に、有機疎水基の頭に接触しながら、Ｂ点の位置まで有機疎水基間に浸入することになる。そして、さらに外部からの圧力ｐが平均圧縮（吸着）圧力より大きくなると（例えば図６では、外部からの最大圧力は６０ＭＰａである）、液体は強制的に有機疎水基間に押し込まれる状態になり、外部からＣ点を超えるのに必要なエネルギーが与えられた時に、液体はさらに有機疎水基間の奥へと浸入する。問題は、液体がどこまで有機疎水基間へ浸入するかであるが、Ｇ点はＣ点と同じエネルギー状態を持っているので、最初にＧ点まで液体は有機疎水基間へ浸入する。さらに外部からシステムにエネルギーを入れると、Ｇ点より大きなエネルギー状態になり、一般的に液体はＩ点まで浸入できるものと考えられる。しかしながら、液体のエネルギー状態ＥCと相当接触角θの関係はＥC＝−cosθであり、余弦関数（cos）は１より小さい（±cosθ≦１）という数学的な条件から、相当接触角θと図１のｙ軸の関係を使用すると、ｙ≦−ＲW／（２cosθB）の不等式を得ることができる。従って、液体はＨ点の下（ｙ＞−ＲW／（２cosθB））に浸入することができない。これは図１ではＨ点とＡ点のエネルギー状態が等しくなっていることからも正しいと言える。
【００７９】
一方、外部からの圧力が作用しなくなると、有機疎水基に対する親和性の低い液体は、液体の表面張力により、有機疎水基間から排出される。しかし、可逆的に液体を浸入／排出させるためには、Ｈ点まで有機疎水基間に浸入した液体が基部側（BASE）に存在する残存水酸基と水素結合を形成するのを防止しなければならない。
【００８０】
ここで、Ｈ点まで浸入した水は、水酸基に対して０．２４（ｎｍ）まで接近すると水素結合を形成する可能性がある（参考文献：Pauling, L., The Chemical Bond. A Brief Introduction to Modern Structural Chemistry, Cornell University Press, New York, 1967）。これらのことから、Ｈ点まで浸入した水が、基部側に存在する残存水酸基と水素結合を形成するのを防止するには、−(BODY)m−(HEAD)の分子鎖長ｈを、ｈ＞［−ＲW／（２cosθB）＋０．２４］（ｎｍ）にするとよいと言える。
【００８１】
本実施形態の場合、有機疎水基は、頭部(HEAD)がＣＨ3、胴部(BODY)がＣＨ2なので、頭部(HEAD)および胴部(BODY)を構成する原子団のファンデルワールス半径に基づいて、頭部(HEAD)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の半球状、胴部(BODY)を構成する原子団を半径ＲW＝０．２（ｎｍ）の円柱状と想定することができ、また、胴部(BODY)の接触角θB＝１０５°となる。
【００８２】
したがって、胴部(BODY)の基端から頭部(HEAD)の先端までの高さｈは、ｈ＞［−０．２／（２cos（１０５°））＋０．２４＝０．６３］（ｎｍ）を満足する値となれば、有機疎水基間に浸入した水と疎水化シリカゲルの表面に残存する水酸基との間に、水素結合が形成されるのを防止できる。ｈ＞０．６３（ｎｍ）を満足するためには、胴部(BODY)の繰り返し数ｍがｍ≧３、すなわち、分子鎖−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3中の炭素数（ｍ＋１）が（ｍ＋１）≧４に設定されていればよいと考えられ、これは、Ｃ４〜Ｃ１８処理されたシリカゲルのヒステリシスに反復再現性が現れるという事実とよく一致する。
【００８３】
また、「Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理の中では、Ｃ４，Ｃ８処理の方がＣ１８処理よりもｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnともに高くすることができること」については、Ｃ１８処理では過剰に厚い疎水膜が形成され、その分、細孔直径や細孔表面積の低下を招き、その結果、コロイダルダンパーの性能に悪影響を及ぼすのではないかと考えられる。
【００８４】
さらに、「Ｃ４処理とＣ８処理とで、どちらがｎ回目の散逸エネルギーＥn、ｎ回目の効率ηnをより高くできるかは、シリカゲルの平均細孔直径２ｒによって変わり得ること」については、クヌーセン数Ｋｎによる評価を行うと、実験結果とよく一致する説明ができる。
【００８５】
クヌーセン数Ｋｎは、疎水化シリカゲルの細孔表面に存在する気体の膜厚ｈG、気体の粘性μG、液体の粘性μL、疎水化多孔質体の細孔の代表寸法Ｌに基づいて、Ｋｎ＝［０．５ｈG（１−μG／μL）／Ｌ］と算出することができる。ここで、細孔の代表寸法Ｌは細孔半径ｒに等しく、疎水化多孔質体の細孔表面に存在する気体の膜厚ｈGは疎水膜の厚さｈに等しいと見なすことができるので、クヌーセン数Ｋｎ＝［０．５ｈ（１−μG／μL）／ｒ］となる。また、本実施形態の場合、気体の粘性μGは、空気の粘性である０．０１８（ｍＰａ・ｓ）、液体の粘性μLは、水の粘性である１．００２（ｍＰａ・ｓ）となるので、クヌーセン数Ｋｎ＝０．５ｈ（１−０．０１８／１．００２）／ｒ＝０．４９１ｈ／ｒとなる。
【００８６】
疎水膜の厚さｈを−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3の分子鎖長と見なして、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理による膜厚ｈと、平均細孔直径２ｒ＝５．７〜２０ｎｍとの組み合わせについて、クヌーセン数Ｋｎを算出すると、下記表３のような結果が得られる。なお、表２から、Ｃ１処理されたシリカゲルは、平均細孔直径によらず、ｎ回目の散逸エネルギーが小さく、コロイダルダンパーとしての性能はあまり高くないことがわかったので、表３には、Ｃ１処理されたシリカゲルを除いて、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理されたシリカゲルの結果をまとめた。
【００８７】
【表３】
2006118571.tif 000010
この表３の結果から、平均細孔直径２ｒ＝５．７ｎｍとＣ４処理との組み合わせで（一番小さい細孔の場合、一番効果的な処理）、クヌーセン数Ｋｎ＝０．１１９となり、平均細孔直径２ｒ＝２０ｎｍとＣ８処理との組み合わせで（一番大きな細孔の場合、一番効果的な処理）、クヌーセン数Ｋｎ＝０．０５９となることがわかる。更に、図７(ｂ)より、２ｒ＝２０ｎｍの場合、Ｃ４処理のｎ回目の散逸エネルギーはＣ８処理のｎ回目の散逸エネルギーに近い値となることがわかる。従って、クヌーセン数の最小限界を得るために、平均細孔直径２ｒ＝２０ｎｍとＣ４処理との組み合わせで、クヌーセン数Ｋｎ＝０．０３４となり、適当なクヌーセン数の範囲は０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９となることがわかる。さらに、平均細孔直径２ｒ＝１０ｎｍ及び平均細孔直径２ｒ＝２０ｎｍの場合、Ｃ８は一番効果的な処理であるが、クヌーセン数Ｋｎ＝０．１１８及びクヌーセン数Ｋｎ＝０．０５９の値は適当なクヌーセン数の範囲０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９に入る。また、図７(ｂ)より、ｎ回目の散逸エネルギーを最大にするために、平均細孔直径２ｒ＝７ｎｍとＣ４処理との組み合わせは最適であり、最適なクヌーセン数はＫｎ＝０．０９７となることがわかる。この結果は、従来から言われていたクヌーセン数Ｋｎの好適な範囲０．０１＜Ｋｎ＜０．１と部分的に一致するが、本特許のクヌーセン数の範囲０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９は狭くなり、少しずれていることがわかる。
【００８８】
以上の結果から、従来から言われていたクヌーセン数Ｋｎの好適な範囲０．０１＜Ｋｎ＜０．１は、少し数値範囲が広すぎて、少し数値範囲がずれていると推察され、クヌーセン数Ｋｎのより好適な範囲は、０．０３４≦Ｋｎ≦０．１１９を満足する値とされていればよいのではないかと考えられる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態では、有機疎水基中の分子鎖−(BODY)m−(HEAD)の具体例として、分子鎖−（ＣＨ2）m−ＣＨ3＝−Ｃm+1Ｈ2m+3を例示したが、同様なブラシ様構造の疎水膜を形成できれば、他の原子団からなる胴部(BODY)および頭部(HEAD)であってもよい。そのような胴部(BODY)と頭部(HEAD)との組み合わせとしては、例えば、［(BODY)，(HEAD)］＝［ＣＦ2，ＣＦ3］、［ＯＳｉ（ＣＨ3）2，ＯＳｉ（ＣＨ3）3］、［ＯＳｉ（ＣＦ3）2，ＯＳｉ（ＣＦ3）3］といった組み合わせを考えることができる。
【００９０】
また、有機疎水基中の基部(BASE)としてＣＨ3を示したが、これもブラシ様構造の疎水膜を形成する上で障害とならない原子団であればよく、例えば、−(BODY)m−(HEAD)よりも短い分子鎖長で、炭素数１〜３のアルキル基、またはフェニル基などを考えることができる。
【００９１】
さらに、上記実施形態では、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理を施した後、さらにＣ１処理を施していたが、Ｃ１処理を施すか否かは任意であり、Ｃ４，Ｃ８，Ｃ１８処理のみで十分に疎水化を達成できている場合は、Ｃ１処理を省略してもよい。また、この二次的に行うＣ１処理は、前工程となるＣ４，Ｃ８，Ｃ１８処理で疎水化できなかった水酸基を対象とした処理なので、前工程よりも分子量の小さい疎水化剤を用いれば、相応の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】有機疎水基のモデルと有機疎水基に接触した液体のエネルギー状態を示すグラフとを併記した図である。
【図２】コロイダルダンパーの概略構造を示す構造図である。
【図３】ピストンのストロークと容器内の圧力との関係を例示するグラフである。
【図４】散逸エネルギーＥと圧力ｐとの関係を示すグラフである。
【図５】効率ηと圧力ｐとの関係を示すグラフである。
【図６】疎水処理分子の長さの違いによるヒステリシスの違いを示すグラフである。
【図７】細孔直径２ｒと散逸エネルギーＥとの関係を示すグラフである。
【図８】細孔直径２ｒと効率ηとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・コロイダルダンパー、３・・・シリンダー、５・・・ピストン、７・・・容器、１１・・・液体、１３・・・疎水化多孔質体、１５・・・混合物、１７・・・伝達手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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