2008年07月05日
水の特徴、物性を探る。コーヒーブレイク「水玉の出来るわけ、撥水ってなに？」
梅雨ももうすぐ終わり、蓮（ハス）の花が開き始める夏の季節になります。
蓮の花は蓮華（レンゲ）と呼ばれ７月の誕生花になっているんです。
ところで、蓮の葉っぱに、水玉がコロコロしているのは見たことがありますよね。
どうして水玉が出来るのでしょうか 
？
水という物質には 「表面張力」 が大きいと言う特徴があるからです。
液体には表面を出来るだけ小さくしようとする性質があり、
これを 「表面張力」 と言います。
容器に一杯満たした水が少し盛り上がったり、水滴やシャボン玉が
丸くなるのも、この原理によるものです。
前回までと少しテーマがそれますが、
今回は 「水玉の出来るわけ、撥水ってなに？」 を扱ってみます。
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蓮の葉には、どうして水玉ができるのでしょうか？
蓮の葉の上に水滴をたらすと、水がコロコロと転がっていきます。
この様な水を弾く性質を 「撥水性」 と言います。
一般的に撥水性を数値で表すためには、水滴との接触角で表しますが、
蓮の葉のように150°以上の接触角を持つものを 「超撥水性」 と呼びます。
蓮の葉の表面は、水を弾くワックス状の物質で覆われています。
その表面には、非常に細くて細かな凹凸が無数にあります。
その為、水がこの上に乗っても葉の表面に広がって濡らす事が出来ません。
水そのものに 「表面張力」 があり、玉になってしまうからです。
蓮の葉は、この様な構造を持つ事により 「超撥水性」 を生み出しているのです。
蓮の特徴を生かした製品開発
蓮の葉には水玉が転がり落ちる時、表面に付いたゴミを一緒に取り込んで
流し落とすと言う 「自浄作用」 があります。
例えば、撥水加工を施した生地は、水と共に汚れも弾くので 「防汚効果」 も
得られるのです。
最近では、衣服のみならず外壁塗料・屋根材・ガラスなど多分野に渡って、
この特徴を生かした製品開発が進んでいます。
この様に優れた性能を持つものが自然界に存在しているというのは、
本当にスゴイですね！
超撥水性を利用した玩具登場！
最後に、超撥水性を応用したゲームを紹介します。
「アクアドロップ」 と言い近々発売されるそうです。
これにはナノサイズの粒子で作られた薄膜による 「超撥水加工」 が施されており、
蓮の葉と同じ構造になっているそうです。
普段見慣れているはずの水が、常識を超えた動きを見せてくれるそうです。
興味をもたれた方は、一度手にとってみてはいかがでしょうか？
- by yosiyosi
- at 17:00
comments
すみません、「表面張力」って、何なんでしょう?
子どもの頃、家の周りに蓮池がいっぱいありました。
葉の上を転がる水玉は懐かしい光景です。お盆には蓮の葉を失敬してきてお供え物のお皿にしていましたね。汚れがつかないからササッと拭くだけで仏壇の前に･･･。
蓮の葉になぜそのような特徴(撥水性)が備わったのか、興味がわいてきました。
超撥水性、面白い性質ですね。蜘蛛の巣なんかも撥水性があるようですが、自然界で超撥水性が必要だった理由ってなんだったんだろう。蓮の葉だと、上に乗っかった水の重みで、葉が沈まないようにってことなのかな？それとも裏面にも撥水性があって、葉っぱが浮かぶためなんだろうか？
それにしても「アクアドロップ」 っておもちゃ、面白そう。きっとガキ達が喜ぶぞ～。
水玉を作って遊んだのは畑のサトイモの葉っぱだったと思います。あと、うろ覚えですが笹の葉の表面も少しそうだったのかも。濡れる葉っぱと濡れない葉っぱ、どういう目的で違いがあるのでしょうか。不思議ですね。
＞「表面張力」って、何なんでしょう?
平らな板に水滴を垂らすと、水滴は半円状態となって留まりますね。
水滴（液体）はそれ自身の水分子によってお互いが内側に引っ張り合っているからです。
その結果、液体は表面積を出来るだけ小さくするように働く為、球形になろうとします。
この様な力を表面張力と言います。
アクアドロップ面白そうですね！
発売されたら欲しい！かも！
表面張力は他の物質にもあるんでしょうか？
それとも水の特殊な性質なのか？
水は身近だけどまだまだ面白いことがいっぱいありそうですね♪
池などで蓮の葉っぱが大きな水玉を作り出してるのを見て、とってもきれいでかわいいなーってよく思います☆
そういえば、子どもの肌って大人に比べて水をプルンってはじく割合が高いって聞いたことあるけど、それも子どもの肌が蓮の葉っぱと似た性質もってるってことなんですかね？☆
質問があります。
＞150°以上の接触角を持つものを 「超撥水性」 と呼びます。
この接触角が大きいほど、葉との接触面積が広くなるので撥水効果が低くなるイメージがあるのですが、実際はその逆のようですね。
150℃以上の接触角をもつものを超撥水性って言うんですね。
なんだか不思議。。。なんで？？？
finalcutさん コメントありがとうございます。
蓮は植物の中でも最も古いものの一つです。およそ1億4000万年前に既に地球上に存在していたと言われています。池の水面に大きな葉を広げ水や汚れを弾き飛ばし、雨水を受ければ丸い水玉となって白く光り風情を醸し出してくれる蓮・・・撥水性が備わった蓮は本当に優れた植物だと思います。
まねっこピーナッツさん コメントありがとうございます。
蓮の葉には水面に浮かぶ浮葉（水葉）と水面から立ち上がる立葉があります。蓮の葉はその幅が１mを越えるものもありますが、こんなに大きな葉が水面に浮いたり、葉に溜まった雨水で沈まない様に速やかに流し落とす為には、超撥水性が不可欠だったのですね。
ところで、「アクアドロップ」 っておもちゃ・・・常識を超えた水の動きを楽しんでみてはどうでしょうか？
たいしばしいまいちさん コメントありがとうございます。
植物には濡れる葉っぱと濡れない葉っぱがありますが、それぞれ目的は違うのかもしれません。私は勉強不足ですぐには答えられません。
自然界には不思議な事が多いですね。まだまだ奥が深い様に思います。
春風さん コメントありがとうございます。
アクアドロップ面白いと思います！ 先日テレビでも紹介されていました。
ところで、表面張力は水だけでなく液体共通の性質のことです。液体の中でも水銀の表面張力は特に高く、水も多くの液体よりも高い部類に入ります。
例えば、各種液体の20℃の表面張力は、水銀：476.00 水：72.75 ﾍﾞﾝｾﾞﾝ：28.90 ｱｾﾄﾝ：23.30です。
身近な水ですが、まだまだ色々な面白い特質を持っています。
ぴーさん コメントありがとうございます。
蓮は朝から開花し午後には閉じる性質をもち多くの人々に愛されてきました。そして雨上がりには大きな葉の上に多くの丸い水玉を作り出す光景は本当に風情がありますね。
ところで、子供の肌と蓮の葉の関係は？・・・どうなんでしょうかねー。
わっし～さん コメントありがとうございます。
もう一度図を見てもらえれば分かると思いますが、水滴の接線と固体表面とのなす角度を接触角と言います。
接触角が小さいと濡れやすく逆に接触角が大きいと濡れ難くなります。そこで150°以上の接触角を持つものを 「超撥水性」と呼んでいますが、完全な球体の場合の接触角は180°になります。
「接触角」は「ぬれ」を表す指標としてあらゆる産業分野に於いて表面評価手法として採用されています。