Letter 工学：柔軟なファイバーアレイの濡れ 2012年2月23日 Nature 482, 7386 doi: 10.1038/nature10779 ファイバー状媒体は、羽毛や付着性の足裏などの自然の系と、ナノテクスチャー表面から織物製品に至る人工的な系の両方で広く見られることからわかるように、汎用性の高い機能性材料であり、ろ過、絶縁、濡れ、染色に役立っている。ファイバーは弾性がありアスペクト比が高いので毛管力で変形する。これによって、機械的損傷、からまり、自己集合、変色が引き起こされ、工業的、また生態学的に多くの影響がある。このような系を解明する試みはおおむね、剛体ファイバーの濡れや、平面形状における弾性毛管効果、無限浴から引き出されるファイバーブラシに集中してきた。本論文では、柔軟なファイバーアレイ上に置かれた液滴というよく見られる事例について検討し、柔軟性、ファイバー形状および液滴体積が、上述したような多様な観察結果の解明に必要な重要パラメーターであることを明らかにする。液滴の広がりを最小限にとどめて小さくまとめる、あるいは液滴で１対の弾性ファイバーを合体させるのに必要な条件を特定した。また、臨界液体体積、つまり液滴の臨界サイズが存在し、それ以上ではこのような合体が起きないことが見いだされた。液体捕捉を最大にする液滴サイズも特定した。さらに、基材の濡れと変形の両方について、ファイバーの形状・材料特性および液滴の体積から導かれる法則を提示する。この考え方は、幅広いファイバー材料に適用可能であり、それは羽毛、甲虫の付節、スプレー類、微細加工された系などの例で明らかにされている。 Full Text PDF 目次へ戻る
