(57)【要約】【課題】表面に超撥水性のみならず超撥油性または超親油性をもたせたアルミニウムの表面処理方法およびアルミニウムの表面処理材を提供する。【解決手段】アルミニウムの表面に、エッチング処理によって階層状のエッチングピットを生成した後、アノード酸化処理を施して前記エッチングピットの表面にナノポアを形成することによって、アルミニウムの表面にナノポアを備えた階層構造とし、この階層構造の表面にコーティング剤をコーティングする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの表面に、エッチング処理によって階層状のエッチングピットを生成した後、アノード酸化処理を施して前記エッチングピットの表面にナノポアを形成することによって、アルミニウムの表面をナノポアを備えた階層構造とし、この階層構造の表面をコーティング剤によりコーティングするアルミニウムの表面処理方法。
【請求項２】
アノード酸化処理を施してエッチングピットの表面に形成したナノポアは、更にリン酸
水溶液中に浸漬するポアワイドニング処理によってポア径を拡大させる請求項１記載のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項３】
アノード酸化処理を施してエッチングピットの表面に形成するナノポアのポア径が１２
〜４５ｎｍである請求項１または請求項２記載のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項４】
前記アルミニウムがアルミニウム箔である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項５】
前記アルミニウムがアルミニウムメッシュである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項６】
前記アルミニウムメッシュの目開きが１００μｍ〜２００μｍである請求項５に記載のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項７】
エッチング処理によって形成された階層状のエッチングピットと、このエッチングピッ
トの表面に形成されたナノポアとからなる階層構造のアルミニウムの表面に、コーティング層を形成した前進接触角が１５０°以上、かつ接触角ヒステリシス５°以下のアルミニウム表面処理材。
【請求項８】
エッチングピットの表面に形成されたナノポアのポア径が１２〜４５ｎｍである請求項７に記載のアルミニウム表面処理材。
【請求項９】
前記アルミニウムがアルミニウム箔である請求項７または請求項８に記載のアルミニウム表面処理材。
【請求項１０】
前記アルミニウムがアルミニウムメッシュである請求項７または請求項８に記載のアルミニウム表面処理材。
【請求項１１】
前記アルミニウムメッシュの目開きが１００μｍ〜２００μｍである請求項１０に記載のアルミニウム表面処理材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に超撥水性のみならず超撥油性あるいは超親油性をもたせたアルミニウムの表面処理方法およびアルミニウム表面処理材に関する。より詳しくは、水（表面張力７２ｍＮ／ｍ）や菜種油（表面張力３５ｍＮ／ｍ）をはじめとして、表面張力が２２ｍＮ／ｍ程度のオクタンのような低表面張力液体に対しても、前進接触角が１５０°を超えるアルミニウムの表面処理方法およびアルミニウム表面処理材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス、プラスチックス、紙、繊維製品、金属などの固体表面に対して撥水性を付与することは多く行なわれているが、撥油性の付与はあまり行なわれていない。
【０００３】
しかし、これらの固体表面に、油汚れなどに対してより高い防汚効果を求める場合には、水のみでなく、油を代表とする低表面張力物質に対しても高い接触角を示し、容易に液
体が転がり落ちる表面が望まれる。つまり、超撥水性と超撥油性との両方を兼ね備えた表面の形成が求められている。
【０００４】
固体表面の濡れ性は、表面の化学的性質（表面自由エネルギー）と表面幾何構造の両方によって制御される。超撥水表面を得るには、表面自由エネルギーを小さくし、さらに表面粗さを導入することにより達成されることが知られている。
例えば、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）から自己組織的にフラクタル構造を形成し超撥水性を示すことや、アルキルピロールを電解重合するとフラクタル構造を持つ超撥水性高分子膜が得られることが発見されている（非特許文献１、非特許文献２、特許文献１）。
【０００５】
一方、低表面張力液体である油をはじく超撥油表面を得ることは超撥水表面に比べて極めて困難である。
近年、図１に示したような、re-entrant表面形態を導入することで超撥油性を達成したことが示されている（非特許文献３）。また、斜め堆積法とアノード酸化を組み合わせて、階層構造表面を構築し、さらに酸化物表面をフルオロアルキルリン酸エステル単分子膜でコーティングすることで、超撥水性のみならず、菜種油、ヘキサデカンに対して超撥油性を示すことが発見されている（非特許文献４）。
【０００６】
しかしながら、このような超撥油表面は製造方法が複雑であり、より簡便で実用的な超撥油表面製造プロセスが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−３２３２８０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １００（１９９６）１９５１２
【非特許文献２】Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  ４４（２００５）３４５３
【非特許文献３】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  １０５（２００８）１８２００−１８２０５
【非特許文献４】Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃ  １１６（２０１２）２３３０８−２３３１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、アルミニウムのエッチング処理とアノード酸化処理という簡便な手法により、表面に超撥水性のみならず超撥油性あるいは超親油性をももたせたアルミニウムの表面処理方法およびアルミニウム表面処理材の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、アルミニウムの表面処理方法であって、アルミニウムの表面に、エッチング処理によって階層状のエッチングピットを生成した後、アノード酸化処理を施して前記エッチングピットの表面にナノポアを形成することによって、アルミニウムの表面をナノポアを備えた階層構造とし、この階層構造の表面にコーティング剤をコーティングすることを特徴としている。
【００１１】
アルミニウムのエッチング処理は、階層状のエッチングピットを生成するのであれば、電解エッチング、化学エッチングいずれでもよい。エッチングピットのピット径は、エッチング溶液組成により適宜、制御、最適化できるが、少なくともマイクロメーターサイズであることが望ましい。
【００１２】
アノード酸化処理は、公知の方法を用いることができるが、いわゆるバリア皮膜を形成するバリア化成ではなく、ポーラス皮膜を形成するポーラス化成が望ましく、アノード酸化処理を用いることにより、エッチングピットが形成されたアルミニウムのあらゆる表面にナノポアを均一に形成することができる。
そして、このようなアノード酸化処理で形成した酸化物の表面は、親水、親油性であるため、表面自由エネルギーを小さくするために、フルオロアルキルリン酸エステルを溶解したエタノール溶液に試料を浸漬し、表面にＣＦ３−基をもった撥油層を形成している。
【００１３】
エッチングピットの表面にナノポアを形成することにより、ピン止め効果が作用して油滴等がピット内に浸透することを防ぐことができ、接触角が１５０°以上の超撥油表面を達成できる。すなわち、図１にも示したとおり、液滴が屈曲のある表面にさしかかると、角ψが小さいほど先に進めなくなり、ピットの内部に浸透しにくくなる、濡れのピン止め効果が発現する。
【００１４】
そして、このようなピン止め効果は、たとえば、階層状のエッチングピットではない、任意の不定形なエッチングピットの表面にナノポアを形成しても、図１に示した角ψを、一定の分布で平均的に制御することは、不可能ではないものの極めて困難となり、ナノポアを形成するのは平坦状の表面を備えた階層状のエッチングピットである階層構造であることが必要となる。
【００１５】
アノード酸化処理を施してエッチングピットの表面に形成したナノポアは、更にリン酸水溶液中に浸漬するポアワイドニング処理によってポア径を拡大させて、制御、最適化してもよい。
【００１６】
アノード酸化処理を施してエッチングピットの表面に形成するナノポアのポア径は１２〜４５ｎｍであることが望ましい。ポア径が１２ｎｍ未満では、十分な接触角が得られないため、撥水性は発現するものの撥油性は不十分であり、ナノポアのポア径が４５ｎｍを超えても撥油性の向上は僅かであり、処理時間が長くなるため非効率となる。
【００１７】
また、本発明は、アルミニウム表面処理材において、エッチング処理によって形成された階層状のエッチングピットと、このエッチングピットの表面に形成されたナノポアとからなる階層構造のアルミニウムの表面に、フルオロアルキルリン酸エステルからなるコーティング層を形成し、１ｍｍｏｌ／ｄｍ３のｍｏｎｏ−［２−（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ）ｅｔｈｙｌ］ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＦＡＰ）のエタノール溶液に浸漬して測定した前進接触角が１５０°以上、かつ接触角ヒステリシス５°以下であることを特徴としている。さらに、アルミニウムの表面に形成するコーティング層の種類を変更することで、超撥水性と超親油性とを同時に実現することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、超撥水性はもちろん、表面張力が２２ｍＮ／ｍのオクタンに対しても、前進接触角が１５０°以上となり、前進接触角と後退接触角の差である接触角ヒステリシスも５°以下という、すぐれた超撥油性を示し、アルミニウムの表面を極めて簡便に超撥水化できるばかりでなく超撥油化できる。さらに、コーティング剤の種類を変更することで超撥水性と超親油性とを持ったアルミニウムを実現することができる。
アルミニウムは鉄に次ぐ使用量の実用金属であり、広範に利用されている。この表面を超撥油化できれば、防汚、着雪着氷防止、防錆、離型性などの様々な目的に対して極めて高い効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】超撥油性を示すre-entrant表面構造を示す模式図である。
【図２】０．３ｍｏｌ／ｄｍ３のＣｕＣｌ２と異なる濃度のＨＣｌを含む水溶液中で化学エッチングしたアルミニウム表面のＳＥＭ写真であり、（ａ）はＨＣｌが１ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｂ）はＨＣｌが２ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｃ）はＨＣｌが４ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｄ）はＨＣｌが６ｍｏｌ／ｄｍ３、をそれぞれ示す。
【図３】化学エッチングした試料の水および菜種油に対する前進接触角と接触角ヒステリシスを示すグラフである。
【図４】ポアワイドニング処理の処理時間によるポアサイズの変化を示すＳＥＭ写真であり、（ａ）は処理時間６００秒、（ｂ）は処理時間９００秒、（ｃ）は処理時間１２００秒、をそれぞれ示す。
【図５】水および菜種油に対する前進接触角および接触角ヒステリシスのポアワイドニング処理時間の依存性を示すグラフである。
【図６】低表面張力液体に対する前進接触角および接触角ヒステリシスの化学エッチング時のＨＣｌ濃度の依存性を示すグラフである。
【図７】実施例２のアルミニウム表面のＳＥＭ写真である。
【図８】実施例２のアルミニウム表面のＳＥＭ写真である。
【図９】第２の特性比較における実施例１，２及び比較例１の前進接触角および接触角ヒステリシスと表面張力との関係を示す図である。
【図１０】第３の特性比較における実施例３に対する水と油の分離手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
本発明の実施形態である表面処理したアルミニウムは次の工程により製造される。
（１）アルミニウムの表面にエッチングピットを生成するエッチング工程。
（２）アノード酸化処理を行うアノード酸化処理工程。
（３）ポアワイドニング処理を行うポアワイドニング工程。
（４）表面のコーティングを行うコーティング工程。
以下では、（１）から（４）までの各工程について詳述する。
【００２２】
本発明で基材として使用するアルミニウムは、純度９０％以上のものが好ましい。また、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎなどを含むアルミニウム合金を用いてもよい。アルミニウムの形状としては、アルミニウム箔（プレーン箔）とアルミニウムメッシュを用いることができる。アルミニウム箔は、ＪＩＳ規格により定義された厚さ０．０００６ｍｍ〜０．２mmのアルミニウム圧延素材であることが好ましい。本発明で使用するアルミニウムメッシュのメッシュ規格値は、線径が８０μｍ〜１２０μｍ、目開きが１００μｍ〜２００μｍ、空間率（オープニングエリア）が２５％〜４５％程度のものが好ましい。空間率が大きすぎると、貫通孔が広くなりすぎて水滴、油滴が漏れてしまいアルミニウム板としての機能を果たさなくなる一方、空間率が小さすぎると、メッシュ加工自体が難しくなる。
【００２３】
また、コーティング工程で使用するコーティング剤としては、アルミニウムの表面に与える特性により適宜変更することができ、例えば、フルオロアルキルリン酸エステルとアルキルリン酸エステルを用いることができる。フルオロアルキルリン酸エステルをコーティングしたアルミニウムは、超撥水性及び超撥油性の性質を持ち、アルキルリン酸エステルをコーティングしたアルミニウムは、超撥水性及び超親油性の性質を持つ。
【００２４】
（１）エッチング工程
エッチング工程では、アルミニウムに対して、複数種類のエッチング溶液に浸すことで、化学エッチングを行い、アルミニウムの表面の一部を溶解させることでエッチングピットを生成する。本発明では、複数種類のエッチング溶液を使用し、アルミニウムの表面に均一にエッチングピットを生成する。また、エッチング溶液の濃度は、作成するエッチングピットの径により、適宜選択することが可能であり、例えば、本発明では、アルミニウムに対して、０．３ｍｏｌ／ｄｍ３のＣｕＣｌ２と、１ｍｏｌ〜６ｍｏｌ／ｄｍ３の濃度のＨＣｌを利用することができる。アルミニウムを、ＣｕＣｌ２とＨＣｌのエッチング溶液に含浸させた場合の化学エッチング工程では、Ａｌ＋３Ｃｌ−  →  ＡｌＣｌ３＋３ｅという反応が進行する。また、化学エッチング工程以外にも、アルミニウムに対して、酸溶液中にて交流又は直流電圧を印加する電解エッチングによって、アルミニウムの表面の一部を溶解させて均一のエッチングピットを生成することもできる。
【００２５】
（２）アノード酸化処理工程
アノード酸化処理工程では、エッチング処理を行ったアルミニウムの表面にナノレベルの径を有する孔を生成する。このナノレベルの径を有する孔は、所謂ナノポアと呼ばれる。ナノポアの径は１０ｎｍ〜１００ｎｍである。アノード酸化処理行程では、アルミニウムを硫酸、クロム酸、リン酸、シュウ酸などの酸性水溶液中に含浸させ、電圧を印加することで陽極酸化し、ナノポアの生成を行う。本発明では、アルミニウムを、０．３ｍｏｌ／ｄｍ３の濃度のＨ２ＳＯ４水溶液中に含浸させ、２５Ｖの電圧を１８０秒間印加することでアノード酸化処理を行う。
【００２６】
（３）ポアワイドニング工程
ポアワイドニング工程では、所定濃度のリン酸水溶液に一定時間含浸させることで、アノード酸化処理で生成したナノポアの径をさらに拡大する。ポアワイドニング処理では、リン酸水溶液以外にも硫酸水溶液、シュウ酸水溶液などを使用することができる。本発明では、３０℃の５％Ｈ３ＰＯ４水溶液中に６００秒から１２００秒含浸させることにてポアワイドニング処理を行う。
【００２７】
（４）コーティング工程
コーティング工程では、ポアワイドニング処理を施したアルミニウムに対して撥油性あるいは親油性を有する有機単分子膜でコーティングを行う。すなわち、コーティング工程で形成したコーティング層の種類により、撥油性あるいは親油性を有するアルミニウムを生成することができる。超撥水性と超撥油性を実現するためには、コーティング剤として、１ｍｍｏｌ／ｄｍ３のｍｏｎｏ−［２−（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ）ｅｔｈｙｌ］ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＦＡＰ）のエタノール溶液を使用する。また、超撥水性と超親油性を実現するためには、コーティング剤として、ＣＨ３（ＣＨ２）７ＯＰＯ（ＯＨ）２を使用する。
【実施例】
【００２８】
［第１の特性比較］
第１の特性比較では、基材としてアルミニウム箔を使用した実施例１の特性を比較する。実施例１では、基材としてアルミニウム箔を、コーティング剤としてフルオロアルキルリン酸エステルを使用した。
【００２９】
実施例１として、純度９９．９９％のアルミニウム板を０．３ｍｏｌ／ｄｍ３のＣｕＣｌ２と異なる濃度のＨＣｌを含む水溶液中で化学エッチング処理し、アルミニウムの表面に均一にエッチングピットを生成する。図２に示すように、化学エッチング工程により生成されるエッチングピットのピット径は、ＨＣｌ濃度に依存し、それぞれ図２の（ａ）１ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｂ）２ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｃ）４ｍｏｌ／ｄｍ３、（ｄ）６ｍｏｌ／ｄｍ３、とＨＣｌ濃度を高くするほど、より小さいキューブ状ピットが生成され、全体として階層状のエッチングピットを生成することができる。
【００３０】
図２の試料について、１ｍｍｏｌ／ｄｍ３のｍｏｎｏ−［２−（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ）ｅｔｈｙｌ］ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＦＡＰ）のエタノール溶液に浸漬して動的接触角を測定した。その結果を図３に示す。
図３から明らかなように、いずれの試料も水滴に対する前進および後退接触角が１５０°以上となり、接触角ヒステリシスも３°以下と超撥水性を示した。
一方、菜種油に対しては、前進接触角は１５０°以上となるものの、接触角ヒステリシスは２０°以上、すなわち後退接触角は１５０°以下となり、完全な超撥油性は示さない。この結果は、化学エッチング処理のみでは、油滴が容易に転がり落ちる超撥油表面の実現は不可能であることを示している。
【００３１】
そこで、化学エッチング処理を行った試料を、０．３ｍｏｌ／ｄｍ３のＨ２ＳＯ４水溶液中、２５Ｖにてアノード酸化処理を１８０秒行った。アノード酸化処理により、ナノポアを有する多孔質アノード酸化皮膜を生成するが、この条件で行ったアノード酸化処理では、生成したナノポアをＳＥＭで確認できないほど小さかった。そこで、３０℃の５％Ｈ３ＰＯ４水溶液中にてポアワイドニング処理を更に行った。
【００３２】
ポアワイドニング時間によるナノポアサイズの変化を図４に示す。６００秒のポアワイドニング処理により約１２ｎｍのポアの存在が確認でき、さらにポアワイドニング処理を続けることで、１２００秒後には約４５ｎｍのポア径にまで拡大される。
【００３３】
化学エッチング処理とアノード酸化処理、更にポアワイドニング処理を行った試料について、その表面にフルオロアルキルリン酸エステルをコーティングし、２ｍｏｌ／ｄｍ３のＨＣｌ＋０．３ｍｏｌ／ｄｍ３のＣｕＣｌ２水溶液中で前進接触角および接触角ヒステリシスを計測した。その結果を図５に示す。
【００３４】
図５は、各試料のポアワイドニング処理時間による変化を示すもので、水滴に対しては、ポアワイドニング処理時間によらず前進接触角１６０°以上、接触角ヒステリシスも３°以下と超撥水性を示すが、菜種油に対しては、前進接触角は変化ないものの、接触角ヒステリシスが大きく減少し、１２００秒のポアワイドニング処理によって接触角ヒステリシスが３°程度と超撥油性となった。したがって、超撥油性にはポア径あるいは多孔度の制御が重要である。
【００３５】
そして、このようなポア径や多孔度を制御してピン止め効果を発現させるには、任意の不定形なエッチングピットの表面にナノポアを形成しても、表面に対する一定の角度を平均的に備えたナノポアとすることは極めて困難であり、平坦状の表面を備えた階層状のエッチングピットにナノポアを形成することが重要となる。
【００３６】
ポアワイドニング処理を１２００秒を行い、表面にフルオロアルキルリン酸エステルをコーティングした試料について、さらに低表面張力液体に対する濡れ性を評価した。
図６にヘキサデカン（表面張力２７ｍＮ／ｍ）、ドデカン（表面張力２５ｍＮ／ｍ）、オクタン（表面張力２２ｍＮ／ｍ）に対する前進接触角および接触角ヒステリシスの化学エッチング処理時のＨＣｌ濃度依存性を示す。
【００３７】
ヘキサデカンおよびドデカンに対しては、いずれのＨＣｌ濃度、すなわちエッチングピット径によらず接触角ヒステリシスも十分小さく、超撥油性を示す。その一方で、表面張力が最も小さいオクタンについては、ＨＣｌ濃度が低い、すなわちエッチングピット径が大きいほど接触角ヒステリシスが小さくなり、２ｍｏｌ／ｄｍ３のＨＣｌ以下で接触角ヒステリシス５°程度を示し、超撥油性を発現した。
【００３８】
このように、エッチングピット径とナノポアのポア径を最適化した階層構造表面を構築することで、オクタンという低表面張力液体をも完全にはじく超撥油表面が得られる。しかも、本発明は、化学エッチング処理およびアノード酸化処理と、必要に応じたポアワイドニング処理という実用的にすでに広く使われている手法のみで超撥油性を達成することができる。
【００３９】
なお、実施例１においては、エッチング処理およびアノード酸化処理を施してエッチングピットの表面にナノポアを形成したアルミニウムを、更にリン酸水溶液中に浸漬してポアワイドニング処理を施し、ナノポアのポア径を拡大、最適化したが、アノード酸化処理で最適なポア径のナノポアを形成できる場合は、このポアワイドニング処理は必要ない。
【００４０】
［第２の特性比較］
第２の特性比較では、基材の形状が撥油性に与える影響についての比較を行った。本特性比較では、基材としてアルミニウム箔を使用したものを実施例１、基材としてアルミニウムメッシュを使用したものを実施例２とし、また、アノード酸化処理をしていないものを比較例１とし、それぞれの特性比較を行った。
【００４１】
（実施例１）
実施例１では、基材としてアルミニウム箔に対して第１の特性比較と同様の条件でエッチング加工、アノード酸化処理をした後、ポアワイドニング処理を行い、最後にコーティング加工を行った。
【００４２】
（実施例２）
実施例２では、基材としてアルミニウムメッシュを使用した他は、実施例１と同様の手順で加工を行った。実施例２で使用したアルミニウムメッシュのメッシュは、図７に示すように、線径１が１００μｍ、目開き２が１５０μｍ、一定エリア３における空間４の割合を示した空間率（オープニングエリア）が３５％程度のものとした。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では、基材としてアルミニウムメッシュを使用し、化学エッチング処理及びコーティング処理のみを施すことで試料の加工を行った。比較例１の目的は、アノード酸化処理によって形成されるナノポアが存在しない場合、動的接触角にどう影響するのかを調査することにある。
【００４４】
（結果）
図８は、実施例２で使用するアルミニウムメッシュに対してエッチング加工、アノード酸化処理、及びポアワイドニング処理を施した際のアルミニウムメッシュの表面形状のＳＥＭ写真である。図８（ａ）に示すように、エッチング処理を施すことで、メッシュ表面にエッチングピット５が形成される。図８（ｂ）はエッチングピット５の拡大図であり、実施例２のエッチングピット５においても、キューブ状ピットが生成されている。さらに、ポアワイドニング処理を施すことで、図８（ｃ）に示すようにメッシユ表面に約４５ｎｍのポア径が形成される。すなわち、基材としてアルミニウムメッシュを使用する実施例２においても、エッチング処理によって形成されたエッチングピット５と、このエッチングピット５の表面に形成されたナノポア６とからなる階層構造が形成される。
【００４５】
図９は、実施例１、実施例２、比較例１に対するアルカンごとの前進接触角及び接触角ヒステリシスの変化を表したグラフである。
【００４６】
図９に示す通り、アルミニウム箔にエッチング加工及びアノード酸化処理を施した実施例１では、前進接触角は、ヘキサンから菜種油までのすべてのアルカンで１５０°を超える高い数値を出しているものの、接触角ヒステリシスは、ヘキサンの場合に、５０°付近まで数値が上がっている。つまり、後退接触角については、１００前後の値となることが分かる。すなわち、実施例１では、表面張力が小さいヘキサンに対しては超撥油性を十分に発揮できていない。
【００４７】
図９に示す通り、アルミニウムメッシュにエッチング加工及びアノード酸化処理を施した実施例２では、表面張力が１８．６ｍＮ／ｍのヘキサンを含むすべてのアルカンに対しても、前進接触角が１５０°を超え、さらに、接触角ヒステリシスは３°付近の値を出している。実施例１と異なり表面張力が小さいヘキサンに対しても超撥油性を発揮できている。
【００４８】
アルミニウムメッシュにエッチング加工のみを施した比較例１では、図９に示す通り、表面張力が２２ｍＮ／Ｍより小さいオクタン及びヘキサンに対しては、接触角ヒステリシスが２０°を上回ってしまう。つまり、表面張力の小さいヘキサンのみならずオクタンに対しても超撥油性を発揮できず、濡れてしまうことになる。
【００４９】
以上の通り、アルミニウムメッシュを使用した実施例２の方が、アルミニウム箔を使用した実施例１よりも、前進接触角及び接触角ヒステリシスにおいて良好な数値を示した。しかしながら、アルミニウムメッシュであっても、アノード酸化処理を行わなければ、表面張力の小さいヘキサン及びオクタンに対して、超撥油性を発揮できないことが判明した。
【００５０】
このような結果となったのは、アルミニウムメッシュの表面が凹凸の形状をしていることにより、水滴、油滴に対する高い接触角が得られ、撥水性、撥油性を得る上でアルミニウム箔に比べて有利となるからだと考えられる。
【００５１】
具体的には、実施例１のように基材としてアルミニウム箔を用いた場合、エッチング処理によって形成されるエッチングピット同士の距離があいてしまい、エッチングピットの密度に限界があるため、濡れを抑制できないエリアの割合が大きくなってしまう。一方、実施例２のように基材としてアルミニウムメッシュを用いると、メッシュ基材に存在する貫通孔が撥油性に効果的なギャップやポアとして作用するため、ほぼすべての範囲で濡れを抑制することができる。つまり、メッシュ基材に存在する貫通孔、エッチングピット、ナノポアの３段階の孔形状に起因するものと考えられる。
【００５２】
［第３の特性比較］
実施例３では、コーティングの種類による撥油性の違いについての比較を行った。本特性比較では、基材としてアルミニウムメッシュに対して、アルキルリン酸エステルをコーティングした実施例３を用いた。
【００５３】
（実施例３）
実施例３は、コーティング剤としてＣＨ３（ＣＨ２）７ＯＰＯ（ＯＨ）２を使用した他は、実施例１と同様の条件である。この実施例３のアルミニウムメッシュに対して、水と油を滴下させ、水と油の分離状態を観察する。
【００５４】
図１０（ａ）は、本特性比較で使用する水と油の分離装置、及び水と油を示す図である。まず、図１０（ａ）左図及び中央図に示すように、小さいビーカーの開口部に実施例３のアルミニウムメッシュで蓋をするようにかぶせた。次に、図１０（ｂ）に示すように、この小さいビーカーを大きなビーカーの中に配置し、図１０（ａ）右図の水と油を滴下する。
【００５５】
その結果、図１０（ｃ）に示すように、油はアルミニウムメッシュを通過し、小さいビーカーの中に溜まった。一方、水は、アルミニウムメッシュを通過せず、大きいビーカーの中に溜まった。すなわち、アルキルリン酸エステルでコーティングしたアルミニウムメッシュを使用することで、水と油の分離をすることができる。
【００５６】
以上の結果より、実施例３のアルミニウムメッシュは、超撥水性と超親油性とを備えることがわかる。すなわち、実施例３のアルミニウムメッシュは、超親油性を有するためアルミニウムメッシュの貫通孔を油が通過する。一方、実施例３のアルミニウムメッシュの貫通孔を通過しない程度の撥水性を有する。すなわち、アルミニウムメッシュは超撥水性を実現したことがわかる。
【００５７】
本特性比較によれば、コーティング剤の種類を変更することで、基材であるアルミニウムの特性を変化させることができる。例えば、コーティング剤として、フルオロアルキルリン酸エステルを用いことで、超撥水性と超撥油性を同時に実現することができる。一方、コーティング剤としてアルキルリン酸エステルを用いることで、超撥水性と超親油性を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１  線径
２  目開き
３  エリア
４  空間
５  エッチングピット
６  ナノポア
【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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【図９】
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【図１０】
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