セラミック・シーリング・カー

蓮の花びらの自然な封印は、マイクロやナノの範囲で語れるほど小さな有機分子の驚異です。キューティクルの一部です。これは、葉の一番上の層を指し、環境から葉を切り離すという役割しか持っていません。その特殊な構造と分子の化学的特性により、葉と水滴の接触を可能な限り小さくすることができます。

乳頭と呼ばれる小さなコブは、高さが少しずつ異なり、葉の表面を森のように覆っています。もはや肉眼では見ることができないほどの小さな存在です。厳密に言えば、乳頭の高さは15～20マイクロメートル程度。わずかな水滴でも、これらのコブの一つ一つよりもはるかに大きい。そしてそれが、ここで水がうまく保持できない理由の一つでもある。水滴はいつもコブの上に乗っていて、その間のスペースに入り込むことができません。また、幅も15マイクロメートルほどしかありません。しかし、蓮の葉を濡らすためには、間に入っていく必要があります。

乳頭に加えて、葉の表面全体を覆うワックス層もその役割を果たしています。つまり、1つ1つのニキビもカバーしているということです。このワックスは、車の塗装に使われるワックスと同じものではありませんが、共通の特徴があります。化学用語では、ワックスとは水をはじく物質のことです。専門用語では、これを「疎水性」といいます。この特性は、ワックスと水滴の間に接着力がほとんどないために生じるものです。この力は一種の引力です。

そのため、乳頭があることで、水は先端部に留まり、常に葉の表面からわずかな距離を保つことができるのです。同時に、ワックス層は水が葉に全く付着しないようにします。しかし、このような蓮の葉のキューティクルの貴重な特性に加えて、水にも蓮の効果を左右する特殊な性質があります。

水はその表面張力によって特徴づけられる。これにより、水が球状になり、最小の表面積で最大の体積を維持することができます。重力や遠心力の影響で、球形は自然に歪んでしまうので、私たちにはわからないことが多いのです。しかし、私たちは雨粒からそれを推測し、宇宙でのISSクルーの悪ふざけからそれを見ることができます。蓮の花の葉の蓮華効果にも見られます。表面張力によって水が特殊な形をしているため、キューティクルのコブの間に水が入り込むのを防ぐことができるのです。

そのため、水は自らの力でノブの先端に留まろうとします。しかし、当然のことながら、水はそれだけでは葉から転がり落ちない。洗練された特性を持っていても、ある種の外部からの影響は必要です。葉が曲がっていると、水は重力に従って転がり落ちたり、葉の真ん中に集まったりします。ちなみに、そこでは他の表面よりも簡単に蒸発させることができます。これは、強く発音されない接着力の方が、より少ないエネルギー入力で済むからです。また、風は水滴を動かし、水滴を再び葉の表面から離すことができます。

それがロータス効果の秘密です。しかし、それは蓮の花だけではなく、他の植物にも存在しています。多くの場合、水辺に生息していますが、いつもではありません。昆虫の世界にも蓮の効果はあります。多くの昆虫の羽は、朝露の後に羽が確実に再び乾くように、表面に同様のシーリングが施されている。

産業界はその効果を自ら発見し、蓮の葉の自然な特性を真似して様々なものに利用しようと努力しています。なぜかというと、濡れた表面は様々な日用品にとって好ましくないからです。例えば、自動車のボディであれば、サビを促進したり、水垢が残ったりします。

また、セルフクリーニングという現象も特に興味深いものです。しかし、植物や昆虫の世界では、その効果をもたらす有機分子が重要視されていますが、産業界では無機分子が好まれています。これらは、微生物に分解されにくいため、通常よりも長持ちし、また、紫外線などの環境の影響を受けにくいため、耐久性に優れています。

しかし、蓮の葉や虫の羽などは疎水性（水をはじく性質）しかないが、業界ではさらにその上を行く超疎水性を実現している。超疎水性の保護層では、表面上の水を特に強力にはじくことができるため、微細な水の汚れでも簡単に外観を損なうことができます。つまり、蓮の効果は人間に負けないはずなのです。適切な素材があれば、それも問題ありません。例えば、セラミックシールの試作品があれば、自分の車にそのような特性を持たせることができます。

動画の超疎水性

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しかし、自動車分野以外にも 様々な用途が考えられます。水は様々な素材の破壊要因となります。例えば、ガラスなどがありますが、太陽電池にも超撥水性や少なくとも疎水性のあるシーラントがあれば大きなメリットがあります。その理由は、太陽電池は蓮の葉のように、できるだけ多くの太陽光を妨げずに取り入れるように設計されているからです。水や汚れが邪魔をするだけです。

Oleophobiaもこの文脈では興味深いです。油性は超疎水性とは異なり、水だけでなく油などの頑固な汚れにも耐えることができます。表面が撥油性であれば、機械油やオリーブオイルは、蓮の葉に水をかけるように簡単に、いやそれ以上に簡単に取り除くことができます。ちなみに、産業界では超撥水性と撥油性の両方を備えた表面を設計することができます。また、通常はこのような性質を持たない材料でも、このようなことが可能です。細い繊維でできた織物のことです。

高品質なセラミックベースのナノコーティングを採用これを漆の表面に塗布すると、漆とコーティング剤の間にしっかりとした化学結合が形成されます。漆は見た目には平滑な表面に見えますが、分子レベルではそうではありません。相互につながった要素が、数多くの山や谷を形成しています。しかし、これらは非常に小さいため、技術的な補助がなければ調べることができません。

しかし、車の保護のためには、このようなわずかな凹凸が影響を及ぼします。汚れや水など、さまざまな物質が堆積する場所だからです。頑固な汚れを拭き取るときに、あまり乱暴にすると、すぐに塗装をこすってしまいます。しかし、それではボディワークの保護機能が失われてしまいます。大気中には水分（湿気）や塩分が含まれているため、このような場所ではすぐに車体が錆びてしまいます。サビが発生すると、金属が分解されてしまいます。錆びたままの状態では、穴が開くのも時間の問題です。

現在、塗装にセラミックコーティングを施すと、このようなサビの発生確率が格段に低くなることが知られています。その仕掛けは、セラミックが絵具の微細な隙間を分子レベルで埋め、どんなことがあっても解けない強固な枝分かれを作ることにある。その結果、表面が非常に滑らかになり、すでにいくつかのダメージを抑止することができます。しかし、この塗料もラッカーのように連続した膜を形成し、再び全面を覆って均一な層を形成します。このようにして、いたるところに漆が行き渡っています。うまくいけば、セラミックコーティングからラッカーの分子が1つもはみ出さない。

ポリッシュやワックスでコーティングした場合、ラッカー層の間に深く入り込むことは期待できません。実際には、ポリッシュやワックスの分子がラッカー層に残っています。原則として、分岐は発生しません。このような層は、しばらくは持ちますが、時間とともに失われていくので、また交換しなければなりません。また、必要に応じてこれらのレイヤーを完全に削除することもできます。