マイクロテクスチャ加工レーザヘッド(DLIP)｜素材の表面機能化ならご相談ください

航空宇宙産業など多くの産業では、氷の堆積が深刻な問題を引き起こすことがあります。例えば、航空機の翼に薄い霜が付着すると、航空機の空力特性に影響を与え、最終的には燃料消費の増加、揚力の低下、抗力の増加を招きます。従来はこの対策として、地上では最大600リットルの高温の化学薬品を使用し、飛行中は燃料を使って航空機の部品を加熱するという、コスト的にも環境的にも喜ばしくない方法がとられています。

マイクロテクスチャを形成することにより、以下のような改善が可能です。

・環境に有害な除氷剤の使用量削減

・乗客の待機時間削減

・燃料の消費量削減

・加熱装置の小型化による飛行重量低減

飛行機以外にも、寒冷地における信号などの交通標識に雪が堆積することによる被害を防止するといったアプリケーションにも期待できます。

固体の表面に液滴が触れると、液面と固体面がある角度を持ちます。これを接触角と呼びます。接触角θと固体、液体の表面張力との間には以下の関係があります（Yaoungの式）。

（固体の表面張力）＝（液体の表面張力）×cosθ＋（固体と液体の界面張力）

この接触角が5度以下になると超親水性、150度以上になると超撥水性と言われます。

自然界で、撥水性を持つ代表的なものといえば、「蓮の葉」です。右の写真にあるように、蓮の葉に落ちた水滴は玉状になります。

この蓮の葉のマイクロテクスチャを応用すると、例えば汚れがつきにくいキッチンまわりや、食品容器などが開発可能です。

カーブミラーや自動車のサイドミラー、オートバイのフルフェイスヘルメットなどが結露により視認性を失うと交通上のトラブルの原因となり非常に危険です。マイクロテクスチャ加工により、結露を防止することで、コーティングのように耐久性を気にすることなく、半永久的な結露防止による視認性確保が可能となります。

右の動画ではレーザ加工をした箇所だけガラスが曇っていないことがわかります。

太陽光を二酸化炭素の排出なしで電気に変換できる太陽光発電は、SDG’ｓの取り組みの一つとしても注目を集めています。

太陽光パネルは、太陽光をいかに多く取り込むかが発電効率のカギとなります。そのため、太陽光が透過するパネル保護ガラスに付着するコンタミ（埃、砂塵、油分等）は大きな課題です。

現在、太陽電池の洗浄には、年間380億リットルの水が使用されていると推定されています。これは、日本人全員が一日に使用する水の量よりもはるかに多い量です。

保護ガラス表面にマイクロテクスチャを付与すると、全く水を使用せずに汚れを落とすことが可能となります。

（動画にあるガラス中央部にマイクロテクスチャが形成されているため、コンタミが付着していません。）

自動車の電動化が進むと、電気サブシステムの機能に対する要求が高まります。振動や環境影響などの過酷な条件下でも信頼性の高いプラグコネクションを使用しなければなりません。また、LIDARやレーダーシステムを使った環境検知のような分野では、極端な気象条件の下でもシステムが機能することが保証されていなければなりません。

マイクロテクスチャを付与することで、電気プラグの接触抵抗を特定の接触シナリオで大幅に低減でき、プラグコンタクトシステムの信頼性が大幅に向上します。環境検知の分野では、結露や汚れの付着といった環境による影響も低減できるため、狙った表面構造にすることで、視覚的な性能を向上させることができます。

固体表面が互いに接しているとき、それらの間には相対運動を妨げる摩擦が発生します。これら個体の表面に凹凸をつけることで、動圧効果により摩擦が低減します。また油溜めの効果も現れるため、潤滑油の寿命が伸び、摺動部品の長期的な摩擦低減が実現されます。

自動車の場合、エネルギーロスの3割は摩擦ロスと言われています。摩擦低減を実現することでエネルギー効率が高まり、燃費の向上が実現できます。

インプラントを体に埋入するとタンパク質が吸着し、その後細胞が接着します。マイクロテクスチャを付与することで、このプロセスを活性化させ骨とチタンの結合を早期に安定化させることができます。

従来はサンドブラストやエッチングなどで行われてきましたが、DLIPでこのプロセスを超高速化・有効化することができます。

多剤性細菌は抗生剤が効かなくなった細菌です。接触感染による2050年までの死者数は1000万人になると予想されています。

製品の表面にマイクロテクスチャを形成することで、細菌を凹に落ち込ませ、繁殖や触れた人間への感染を阻害します。

蛇は体表面に、光を吸収する機能を持ったマイクロテクスチャを保有しています。

これを模倣することにより、光を吸収させ、超黒色を得ることができます。太陽電池の効率向上などに応用可能です。

蛾の目は、モスアイ構造というマイクロテクスチャによって光を反射しない機能を持っています。このモスアイ構造を対象表面に形成することで、反射防止コーティングを施すことなく反射防止面に加工できます。ディスプレイの映り込み防止や太陽電池の効率向上に応用可能です。

アメリカ大陸に生息するモルフォ蝶は、鱗粉の表面のマイクロテクスチャにより青い波長の光だけを反射します。マイクロテクスチャによる光制御は、製品のコピー防止やデコレーション用途にも応用可能です。