水は撥水面上をすべらないことを実証

近年のナノテクノロジーの発展に伴い、固体面上で液体が水平方向に速度を持つ「すべり」現象が実験的に確認されつつあり、海水淡水化膜、冷却デバイス、環境発電装置など幅広い分野への応用が期待されています。これまで、濡（ぬ）れにくい撥水面では水がよくすべると考えられてきましたが、実験結果はばらつきが大きく、またシミュレーション結果とも一致していませんでした。そのため、「本当に水は撥水面をすべるのか？」というシンプルな問いに明確な答えが得られていませんでした。

今回、九州大学 大学院工学府の石田 遥也 さん、同 大学院工学研究院の手嶋 秀彰 准教授、高橋 厚史 教授とイリノイ大学 アーバナ・シャンペーン校のVishwanath Ganesan 博士とNenad Miljkovic 教授らの研究グループは、固体面の濡れやすさによらず、水はほとんどすべらないことを実験的に明らかにしました。

研究グループは、周波数変調型原子間力顕微鏡（FM-AFM）を用いて、水のすべりやすさを表す「すべり長さ」と固体面の微細構造を同時にナノメートル精度でマッピングできる新しい手法を開発し、既存手法の159倍の感度を実現しました。この方法でさまざまな固体面を調べた結果、水のすべり長さは濡れ性によらずほぼゼロであることが分かりました。一方、グラファイトのみ純水中に限って43.2±5.8ナノメートルの大きなすべりが見られましたが、電解質水溶液中ではそのすべりもほぼ消失しました。これらの実験結果はこれまでのシミュレーションによる報告と全て一致しており、本手法の計測精度の高さを裏付けています。

今回の成果は、これまでの実験で報告されてきた撥水面上の大きなすべりの原因が表面の微細な凹凸やナノバブルによる「見かけのすべり」だった可能性を示すものです。固体と液体の摩擦を正しく理解する基盤となるだけでなく、今後の海水淡水化膜や環境発電などの表面設計を進めるための指針になることが期待されます。

本研究成果は、国際学術誌「Nano Letters」に2026年5月15日（金）（日本時間）に掲載されました。