雨が降った時には「レインコート」や「車ガラス用のコーティング」が活躍します。

このように、水がかかっても濡れない「疎水性」の素材やコーティングは便利ですが、その性能には限界があります。

しかしアメリカのハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学・応用科学スクール(SEAS)に所属するジョアンナ・アイゼンバーグ氏ら研究チームは、水中で生活するミズグモから着想を得て、より強力な疎水性表面を作りだすことに成功しました。

なんと水中で数カ月も乾いた状態を保つことができるというのです。

研究の詳細は、2023年9月18日付の科学誌『Nature Materials』に掲載されました。

ミズグモの空気を抱える特性

ミズグモ
Credit:Norbert Schuller Baupi(Wikipedia)_ミズグモ

ミズグモ(学名:Argyroneta aquatica)は、世界で唯一水中生活をするクモです。

とはいえ水中で呼吸できるわけではありません。

彼らは水中でも腹部に空気をまとって「空気ボンベ」を作ることができるため、長時間水中で過ごしても窒息しないのです。

またミズグモは水面に上って空気を補充することができ、それらの空気と水草を集めて水中にドーム状の住居を作ることさえできます。

そしてこの水中で空気の塊を保持することを可能にしているのが、腹部に備わっている何百万もの粗い疎水性のある毛です。

疎水性は水との親和性が低い性質のことで、例えば油が水に混ざらないのは油が疎水性を持つためです。

この疎水性という言葉は、一般的には撥水性(水を弾く性質)という言葉で表現されることも多いため、撥水性と呼んだ方が馴染みのある人もいるかも知れませんが、この記事では基本的に疎水性と表現していきます。

科学者たちは長い間、このミズグモの疎水性に注目してきました。

ミズグモが水中で空気を抱え込む身体の表面を技術的に再現できれば、「水中でも濡れない超疎水性表面」の材料を作ることができるからです。

こうした表面はバクテリアの付着や、海洋生物の付着などを大幅に減らすことができるため、医療から工業まで幅広く活躍が期待できます。

ミズグモは細かな毛によって水を弾く身体を持っているため、これを再現しようとするならば細かくて粗い表面を人工的に作る必要があります。

しかし既存の方法でこれを実現しようとしても、細かく荒い表面は機械的に弱いため、温度や圧力の僅かな変化ですぐ破壊されてしまいます。

そのためこれまでの実験でも、疎水性表面を水中で長時間安定して維持することが出来ず、表面が乾いた状態でいられるのはわずか数時間だけでした。