超微細インクジェット手法を用いた高分子表面・界面研究と光機能界面への応用

超细喷墨技术聚合物表面与界面研究及其在光学功能界面中的应用

基本信息

批准号：
20J11052
负责人：
北村一晟
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、超微細インクジェット法を用い、高分子薄膜表面へ異種高分子を局所塗布することで、ヘテロ高分子界面構築し、濡れや拡散、分子配向から異種高分子界面の特性を明らかにするとともに、光機能材料へ展開し、新たな材料パターニング技術の創出を目的とする研究を遂行した。前年度までに、光応答性アゾベンゼン高分子液晶薄膜の表面に、異種の高分子をインクジェット塗布して光を照射したところ、表面張力差によるマランゴニ効果を駆動力として、特異的な膜物質の移動が生じるプロセスを提案している。今年度は、インクジェット塗布にて生じる物質移動に関して、根本的メカニズムの解明を目指し、in-situ 原子間力顕微鏡（AFM）観察による、物質移動のダイナミクスの解明に取り組んだ。物質移動の時空間的挙動について解析を行い、表面を起点とする物質移動の本質的な理解に迫った。さらに、これらのマランゴニ効果による物質移動機構をこれまで報告されているアゾベンゼン液晶高分子膜でのパターン露光による物質移動に適用した。20年以上にわたり多く研究が進められているものの、統一的解釈に至っていない物質移動機構に対して、表面およびマランゴニ効果が物質移動に与える影響を精査することで、新たな解釈を提案した。これらの原理に基づいて、膜最表面の表面張力を時空間的に制御することで、これまでにない、膜最表面制御に基づく光不活性高分子薄膜での表面凹凸パターン形成手法の創出を行った。

在本研究中，我们采用超细喷墨方法将不同类型的聚合物局部施加到聚合物薄膜表面，构建异质聚合物界面，并从润湿、扩散和分子取向等方面阐明异质聚合物界面的特征。同时，我们还开展了旨在通过扩展到光学功能材料来创造新材料图案化技术的研究。去年，当将不同种类的聚合物喷墨涂覆在光响应偶氮苯聚合物液晶薄膜的表面并接受光照射时，利用马兰戈尼效应，由于表面张力的差异，观察到薄膜物质的特定运动：我们提出了一个实现这一目标的过程。今年，我们的目标是阐明喷墨涂层过程中发生的传质的基本机制，并致力于利用原位原子力显微镜（AFM）观察来阐明传质的动力学。我们分析了传质的时空行为，以获得对从表面开始的传质的基本了解。此外，我们将这些基于马兰戈尼效应的传质机制应用于之前报道的偶氮苯液晶聚合物薄膜中通过图案曝光进行的传质。尽管已经进行了20多年的大量研究，但对传质机制尚未达成统一的解释。我们通过研究表面和马兰戈尼效应对传质的影响，提出了对传质机制的新解释。基于这些原理，通过时空控制薄膜最外表面的表面张力，我们创建了一种前所未有的方法，基于对薄膜最外表面的控制，在光惰性聚合物薄膜中形成表面凹凸图案。