絶対濡れない魔法の砂「疎水性砂」の不思議な挙動

水が嫌い！マジックサンドとは？

キネティックサンド（英語ではHydrophobic Sand）、あるいはマジックサンドと呼ばれるこのサラサラの砂は、ただのビーチにある砂なのですが、表面に疎水コーティングというものが施されています。

大抵はこの疎水コーティングは、トリメチルシラノールという物質で行われます。

疎水性というのは、水を嫌う性質のことを指します。

通常の砂は、親水性です。

親水性というのは、水分子の水素と結びつきやすく、物質を構成する原子が水分子とくっついてしまう性質をいいます。

簡単に言うなら、水と仲良くなれる性質だと思ってもらえばいいでしょう。

いわゆる濡れるという状態は、この水分子と物質が結びついた状態を指します。

誰もが子供の頃、遊んぶように砂は濡れるとくっつきますが、これは砂の粒子を形成しているシリカと結びついた水分子が糊のような役割を担って、砂粒同士を引き付けるためです。

水には表面張力という力が働いていますが、これも濡れた物質同士がくっつくのを助けています。

表面張力というのは、水が丸い形を保とうとする力を指します。

これは水分子同士が引っ張り合うとき、表面に余分なエネルギーが生じないよう振る舞う性質で、水滴が丸くなるのは表面が球の状態がエネルギー的に最も安定した状態だからです。

このような理由で親水性を持つ通常の砂は、水と触れると濡れてしまい、そして濡れると互いにくっつくようになるのです。

しかしマジックサンドは逆で、疎水性の水を嫌い水分子と結合しない物質でコーティングされています。

水に入れたマジックサンドが、銀色にキラキラ光っているのが分かると思いますが、疎水性の物質は水を弾くため、水に入れたとき表面に空気の層ができます。これもマジックサンドが水に触れることを防いでいます。

そのため、水に浸してそこから出しても、マジックサンドは乾いたサラサラの砂の状態を保っていて濡れることがないのです。

ただ、濡れない理由はわかりますが、水に入れたとき粘土のようになってしまうのはなんなのでしょうか？

通常の砂は水に入れると、水中に広がって濁った泥水になってしまうだけです。なぜ疎水性のマジックサンドは、水の中で塊になり、水の外ではサラサラなのでしょうか？

水を嫌うと言われただけでは、水に入れたとき粘土のようになる理由が納得できないという人のために、この不思議な性質について説明していきましょう。