Elucidation of the Mechanism of Surprisingly Improved Film Formation Property of Solid-State Polymer Coatings by Applying Chemical Reactions of Active Metals

阐明通过应用活性金属的化学反应令人惊讶地改善固态聚合物涂层的成膜性能的机制

基本信息

批准号：
21H01664
负责人：
小川和洋
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで研究代表者らは，科学研究費［基盤研究(A) ：17H01235（2017～2019 年度）］において，コールドスプレー法と呼ばれる成膜技術を用いた樹脂材料の固相成膜に成功してきた．この際，樹脂材料の成膜には，活性なナノアルミナを数％添加することが重要であり，このナノアルミナが正に帯電していること，および粒子表面に水酸基を有することにより水素接合を促し，数mm の厚い皮膜形成に寄与したことを明らかにしてきた．しかし，ナノアルミナ添加により粒子間強度は十分であるものの，金属基材と皮膜間の界面強度が不十分であり，成膜効率の低下を引き起こすことが問題となっていた．しかし，上記科研費が終了する間際に偶然見つけだした成果として，基材と樹脂皮膜の界面にチタンが存在することで飛躍的に，成膜効率ならびに界面強度が向上することを突き止めた．しかしチタンチタン中間層がどのように成膜に関与するか，コールドスプレー成膜条件との相関はあるのか，他の金属材料は同様の効果を有するのか，等が全くわかっていない．本申請においては，実験的および数値解析的アプローチにより，金属中間層(以下，ボンドコートという)による成膜性（ここで成膜性は，主に成膜効率および界面強度を示す．）改善のメカニズムを解明し，異種材料成膜に関する学術基盤を構築するとともに，安全性・信頼性に富む汎用性の高い異種材料成膜技術の開発を進めている．これまでに，チタンボンドコートによるフッ素系樹脂皮膜の成膜性改善効果のメカニズム解明に取り組み，その結果，チタンボンドは，成膜時の表面粗さが他の金属よりも粗く，これによる機械的な締結と活性なチタンによる化学的な締結の双方の効果により成膜性が向上することを明らかにしてきた．

到目前为止，首席研究人员在基础研究附属科学研究（A）：17H01235（2017-2019）中，使用称为冷喷雾法的膜形成技术成功地形成了树脂材料的固相膜。目前，已经揭示了在树脂材料的膜形成中添加数％的活性纳米铝酸，并且纳米含量为阳性充电，并且在颗粒表面上存在羟基的存在会促进氢键，从而促进了几个MM的厚膜形成。然而，尽管由于添加了纳米氨基酸酯，颗粒的强度足够了，但金属基板和涂层之间的粒子强度不足，导致膜形成效率的降低。但是，由于在科学和技术的赠款结束之前，意外发现的结果是，我们发现底物与树脂涂层之间的界面上存在钛，从而显着提高了膜形成效率和界面强度。然而，尚不清楚钛中间层如何与膜形成有关，是否与冷喷雾膜形成条件有相关性，其他金属材料是否具有相似的效果等。在此应用中，我们一直在阐明通过金属中间层改善膜形成的机制（以下是通过胶片形成的效果，是胶片的效率（以下是粘结涂层）（以下情况）（以下是胶片的效率）（以下情况），以表现出色的效果，以表现为胶片，并参与了图形的效果（以下情况）数值分析方法，我们一直在为不同材料的电影形成建立学术基础，并正在努力开发高度安全和可靠的高通用电影形成技术。到目前为止，我们一直在努力阐明使用钛键涂层改善荧光素涂层的膜形成性能的机制，结果，我们表明钛键在膜形成过程中比其他金属具有更粗糙的表面，并且该膜形成性能通过机械固化和活跃的钛合金的化学固定而改善了膜形成性能。