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【界面科学シリーズ】第20回 初めて学ぶ防曇・除曇

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【界面科学シリーズ】第20回 初めて学ぶ防曇・除曇

💡 今回のハイライト

  • 鏡やメガネが白く曇ってしまう原因を知りたい
  • 曇りを防ぐ・解消するためのアプローチを知りたい
  • 「曇らせない(防曇)」と「早く解消する(除曇)」の違いを理解したい

こんにちは!受託測定課です。
前回までは摩擦摩耗試験についてご紹介しました。
「測りたい実環境に合わせる」ことの大切さを実感していただけたのではないでしょうか。

さて、今回は、摩擦からガラッとテーマを変えて、「防曇性(ぼうどんせい:曇りにくさ)」の世界をご紹介します!

マスクをつけるとメガネが真っ白になったり、お風呂の鏡が曇って見えなくなったり……。
誰もが一度は「キーッ!」となった経験があるのではないでしょうか?
身近な現象ですが、実はここにも界面科学の面白い仕組みがたくさん隠れているんです!

<そもそも「曇る」って何が起きているの?>

温かいお湯を張ったお風呂場や、冬場のあたたかい部屋の窓ガラス。
表面が白く曇ってしまうのは、水分をたっぷり含んだ温かい空気が、
まだ冷たい鏡や外気で冷やされた窓ガラスに触れて冷やされ、結露(けつろ)するからです。

でも、ちょっと不思議ではありませんか?
水自体は透明なのに、どうして白く見えてしまうのでしょうか。

その正体は、「表面についた無数のミクロな水滴」です!

表面に結露した水は、ひとつの大きな水たまりになるのではなく、
目に見えないほど小さな水滴(ドーム状の粒)となってびっしり並びます。
すると、そこに入ってきた光が水滴の表面で四方八方に乱反射(散乱)してしまいます。
光がまっすぐ通り抜けられないため、私たちの目には「白く濁って向こうが見えない=曇っている」と映るんですね!

<曇りを防ぐ・解消する仕組み(防曇と除曇)>

光が乱反射するのが原因なら、対策はどうすればいいのでしょうか?
実は、「曇らせない」あるいは「曇ってもすぐに解消する」ためのアプローチには、いくつかの方法があります。

① 水をペタッと広げて「膜」にする

水滴が丸い粒になるから光が散乱するわけです。
それなら、水を表面全体にペターッと濡れ広がらせて、平らな「水の膜」にしてしまえば解決します!
光がまっすぐ通るようになるため、水がついていても視界はクリアなまま保たれます。

② 水を弾いて落とす・寄せ付けない

逆に、水滴をコロコロに弾く性質にして、表面に留まらせずにスルッと落としてしまうアプローチもあります。
水滴がサッと落ちてくれれば、光を邪魔するものがなくなりますよね。

③ 水分そのものを吸い取る

表面のコーティング層が、スポンジのように水蒸気や微細な水分をスーッと吸い取ってしまうタイプです。
表面に水滴として現れる前に吸収してしまうため、曇る暇を与えません!


防曇の世界では「最初からずっと曇らせない(防曇)」ことだけでなく、
「一度曇ってしまっても一瞬で元通りに解消する(除曇:じょどん)」性能が求められることもあります。
ひとくちに「曇り対策」といっても、アプローチは実にさまざま。奥が深いですね!

<まとめ>

今回は、曇りの正体とそれを防ぐ基本的な仕組みについてご紹介しました。

  • 「曇り」の正体は、表面についた無数の微細な水滴による光の乱反射
  • 水をペタッと広げて膜にする、弾いて落とす、吸水するなど、対策のアプローチはいろいろ
  • ずっと曇らせないだけでなく、「一瞬で解消する(除曇)」という視点も大切!

では、実際の製品開発では、これらの性能をどのように評価しているのでしょうか?
次回は、メガネ、お風呂の鏡、食品包装フィルムなど、
「使われるシーンごとに求められる防曇性能の違い」と、
「それを正しく見極めるための測定・評価方法」について詳しくご紹介します!

ぜひお楽しみに!

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