表面アラカルト3

a la carte 3　濡れる界面の姿

もうひとつ｢液体－固体界面｣の話を続けよう。それは｢濡(ぬ)れる｣
という面から見た界面の姿である。ガラスに一滴の水を落とすとふ
つうは小さな水滴になる。これは水の表面張力という界面の性質が
もたらす結果である。

表面張力とは、液体内部において等しく各方向に働いている分子間
の力が、表面においては余ることで現れるものだ。水滴やシャボン
玉が球形になろうとするのは、表面エネルギーと呼ばれる界面の性
質が、表面積を小さくして表面エネルギーを最小にしようと働くた
めである。

この力は、髪を洗うときにも現れている。髪を濡らすと髪はくっつ
きあう。これは１本ごとの髪とそれぞれに界面を作りあうより、ま
とめて大きな界面を作る方が、結果として表面積は小さくなるから
だ。やはり表面張力が働く結果なのだ。

この水滴が細かい霧状で鏡につく状態が、いわゆる曇るという現象
である。そこで小さな水滴の表面エネルギーを解放してやる、つま
り、表面張力より大きな力で引っ張ってやると水滴は広がって鏡面
を濡らすことになり鏡の曇りは解消されることになる。洗剤や石鹸
を鏡に塗布すると曇らなくなるのは、界面活性剤としての力が水滴
を壊して鏡を濡らし、薄い膜となって光を通しやすくするからだ。

その反対に濡れにくくすること、つまり撥水(はっすい)性を高くす
る特性を持たせることも界面の作用である。レインコートの布が細
い糸で細かく密に織り上げられ、つるりとした感じに仕上げられて
いるのは、撥水性のひとつのかたちである。

その撥水の性質をより強めたものが一般にテフロンの名で親しまれ
ているポリテトラフルオロエチレン(四フッ化エチレン樹脂＝PTFE)
と呼ばれるものだ。テフロンは、ポリエチレンの水素原子をフッ素
で置き換えたこの高分子PTFEのデュポン社における商品名である。

この撥水性材の表面はつるりとしており液体だけでなく固体をも付
着させにくい。そこでこのPTFEを鍋やフライパンにコートして焦げ
や汚れがつきにくくする製品が作られた。

また撥水性材の研究はさらに進んでおり、雪を積もりにくくする雪
かき不要の屋根づくりも夢ではないという。つまり降ってくる雪を
はじいて積もらせない屋根を作ろうという話である。雪国の人々に
は、切実な要望があるはずである。

[4]へ続く