Elucidation of deposition mechanism of colloidal crystal thin film with Alder phase transition and continuous deposition process

阐明Alder相变胶体晶体薄膜的沉积机理和连续沉积过程

基本信息

批准号：
20H02510
负责人：
不動寺浩
金额：
$ 11.23万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はコロイド懸濁液が濃縮結晶化するメカニズム解明、成膜速度の高速化の可能性、そして濃縮結晶化による連続成膜の検証の３つのサブテーマより構成される。①濃縮結晶化メカニズムの解明：移流集積法とオイル被覆法との比較を行った。両者の引上げ速度（ｖ）と膜厚（ｔ）の相関を比較すると、移流集積法ではｔはｖ-1乗であるのに対しオイル被覆法ではｖ-1.5乗と違いが見られた。なお、両者の成膜は基板の引上げ（Dip Coating）で実施した。両者を同一速度で引き上げた際、コロイド結晶の膜厚はオイル被覆法が厚くなることが分かった。なお、オイル層の被覆膜厚には影響しなかった。なお、本サブテーマは米国ワシントン大学の共同研究者で化学工学の理論モデルの専門家であるLucient Brush准教授とオイル被覆法と移流集積法の違いについて説明できるモデル構築を進めている。②成膜速度の高速化の可能性：エタノール系シリカ懸濁液を利用し、アプリケーターによる水平塗工による高速塗工について系統的な実験を進めた。アプリケーターの掃引速度ｖとコロイド結晶の膜厚ｔの関係からｖ2/3乗であり、塗工工学で古くより知られてきたLandau-Levichモデルに従うことを確認した。また、同じ懸濁液を用いDip Coatingによる移流集積法で成膜した場合と比較すると、成膜速度が10000倍のオーダーの成膜速度の高速化が明らかとなった。③連続成膜の検証：②のエタノール系シリカ懸濁液を利用しR-to-R成膜装置のマイクログラビア塗工による成膜プロセスを検討した。コロイド結晶の膜厚や結晶性に課題が残る（配向面がFCC(111)面に加えFCC(100)面が生じるケースがある）ものの、1ｍを超える連続成膜が可能であることが確認できた。

该研究由三个子主题组成：阐明胶体悬浮液凝结和结晶的机制、提高沉积速率的可能性以及通过凝结和结晶连续沉积的验证。 ①阐明浓缩结晶机理：对平流堆积法与油涂法进行了比较。比较两种方法的提拉速度（v）与膜厚（t）之间的相关性，发现平流累积法中，t为v-1次方，而涂油法中，不同之处在于t为v-1次方。是v-1.5功率。注意，这两个膜都是通过浸渍基板形成的。发现当两者以相同速度拉伸时，油涂覆法中胶体晶体的膜厚更厚。请注意，油层的涂层厚度不受影响。对于这个分主题，我们正在与美国华盛顿大学联合研究员、化学工程理论模型专家Lucent Brush副教授合作，建立一个模型来解释油包覆法和油包覆法之间的差异。平流累积法。 ② 提高成膜速度的可能性：使用乙醇基二氧化硅悬浮液，使用涂布器进行水平涂布的高速涂布的系统实验。经证实，涂布器扫掠速度v与胶体晶体膜厚t之间的关系为v2/3，并且遵循涂料工程中早已为人所知的Landau-Levich模型。此外，与使用相同的悬浮液通过利用浸涂的平流累积法形成膜的情况相比，表明成膜速度快约10,000倍。 ③ 连续成膜的验证：使用来自②的乙醇基二氧化硅悬浮液，我们使用R-to-R成膜装置研究了使用微凹版涂布的成膜过程。虽然胶体晶体的膜厚和结晶性还存在问题（除了FCC（111）面之外，有时还会出现FCC（100）取向面），但已确认可以连续成膜超过1m塔。