セラミックスのバイオミメティック合成プロセスの開発

陶瓷仿生合成工艺开发

• 批准号: 02F00166
• 负责人: 河本 邦仁
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00166/
• 关键词: 自己組織膜; 微細パターン; 界面静電作用; 銅; 二酸化チタン; ポリマーの表面修飾; アミノ官能基; バイオミメティク; バイオミメティック; 静電作用; TiO_2; アパタイト

1.自己組織膜上に銅配線の新規作製技術の研究異なる自己組織膜(SAM)の表面帯電性を利用し、静電作用によりめっき溶液から生成した銅微粒が選択的に付着することによって銅膜の直接パターン化するという新規プロセスの研究・開発を行った。OH官能基を持つ自己組織膜(OH-SAM)の等電点は約3.0、NH_2-SAMは約7.7であることが分かった。したがって、pH範囲3.0〜7.7の溶液中でOH-SAMは負、NH_2-SAMは正の電位をもつことが判明した。また、塩化銅、クエン酸ナトリウム(錯化剤)及びDMAB(還元剤)を用いて通常無電解めっき溶液よりイオン濃度の高い溶液を作った。pH・温度・還元剤濃度などのパラメータを調整することによってpH=7.3付近の溶液中で負に帯電したコロイド状な銅微粒子の形成が観察された。この溶液中で浸された自己組織膜上のアミン官能基が付いていた部分にのみ銅微粒子が付着したことが確認され、厚さ150μmの銅膜微細パターンの作製に成功した。2.有機ポリマー膜表面上に自己組織膜及び機能性材料膜と微細パターンの作製プラスチック(例としてPET)表面上に、アミノ基を含む有機シラン(例としてAPTMS)とアセトンの混合溶液をコーティングすることによってPET表面に特殊なシリカ膜を作った。アミノ基を含む有機シランとアセトンを充分反応させることにより有機シランが部分的に加水分解する。この混合溶液を用いてプラスチック表面上に皮膜を行い、残りアミノ基が基材表面のCOOH官能基と化学結合したことによってAPTMS膜が基材と強固に結びついたことが考えられる。さらに、150℃熱処理により厚さ70nmの緻密なアモルファスシリカ膜が形成した。表面の水接触角が修飾前の70°から修飾後の約50°になったことが分かった。したがって、このAPTMS膜表面上にケイ酸リチウム(水ガラス)を直接に成膜することができった。測定結果によると、膜の酸素透過量がPETの約30cc/m^2・day・atmから著しく減少し、ほぼ0.17cc/m^2・day・atmになった。また、APTMS膜に5分間のUV照射を行い、表面が超親水性になったことが分かった。この表面上に自己組織膜とその微細パターンを作製した上、無機-有機界面制御反応による水溶液環境中で機能性材料(TiO_2,Cu,Cu_2Oなど)の薄膜と微細パターンの合成に成功した。

1。关于在自组织膜上制造铜线的新技术的研究，我们已经进行了一个新工艺的研究和开发，其中从电镀溶液中产生的铜颗粒被选择性地粘附在静电作用中，并通过直接的铜颗粒附着直接对铜膜进行直接策略。发现具有OH官能团的自组织膜（OH-SAM）的等电点约为3.0，NH_2-SAM约为7.7。因此，发现OH-SAM具有负潜力，而NH_2-SAM在pH范围为3.0-7.7的溶液中具有积极的潜力。此外，使用氯化铜，柠檬酸钠（络合剂）和DMAB（还原剂）来制备比通常的电镀液溶液更高的离子浓度溶液。通过调整诸如pH，温度和还原剂浓度之类的参数，观察到溶液中pH = 7.3的溶液中带负电荷的胶体颗粒的形成。已经证实，仅将铜细颗粒粘附在浸入该溶液中的自组织的膜上的部分中，并且成功产生了厚度为150μm的铜膜的细纹。 2.在有机聚合物膜表面上使用自动膜和功能性材料膜制成细纹，通过在PET的表面形成特殊的二氧化硅膜，通过涂上含有有机硅烷的混合溶液（例如APTMS），该溶液（例如，APTMS）含有氨基氨基和丙酮在塑料（例如PET）上（例如，PET）。含有氨基的有机硅烷与丙酮完全反应，从而导致有机硅烷的部分水解。据认为，APTMS膜是使用这种混合溶液在塑料表面形成涂层的，其余的氨基组对基板表面的COOH官能团进行化学键合，从而在APTMS膜和底物之间产生牢固的键。此外，通过在150°C的热处理形成厚度为70 nm的密集的无定形二氧化硅膜。发现地表水接触角度从70°°从70°°进行，然后在修饰后修饰至约50°。因此，硅酸盐（水玻璃）可以直接在APTMS膜的表面上形成。根据测量结果，膜的氧气渗透性从约30cc/m^2/day/atm显着下降，达到了几乎0.17cc/m^2/day/atm。此外，在APTMS膜上进行了紫外线照射5分钟，发现表面变得超养生。在该表面上，制备了一种自由膜及其精细图案，并使用无机有机界面控制反应在水性环境中成功合成薄膜和功能材料（TIO_2，CU，CU_2O等）的精细图案。

项目成果

Peixin Zhu, Yoshitake Masuda, Kunihito Koumoto: "Investigation on the assessment of nano-block integration process for novel thermoelectric materials"IEEE, Proceedings of the 22^<nd> International Conference on Thermoelectrics(ICT2003). 22. 368-371 (2003)

朱培新，增田义武，孔本邦仁：“新型热电材料纳米块集成工艺评估的研究”IEEE，第22届国际热电会议论文集（ICT2003）。

Peixin Zhu, Makoto Teranishi, Junhui Xiang, Yoshitake Masuda, Won-Seon Seo, Kunihito Koumoto: "A Novel Process to form Silica-like thin layer on Polyethylene Terephthalate Film and its Application for Gas Barrier"Thin Solid Film. (accepted).

Peixin Zhu、Makoto Teranishi、Junhui Xiang、Yoshitake Masuda、Won-Seon Seo、Kunihito Koumoto：“在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上形成类二氧化硅薄层的新工艺及其在气体阻隔方面的应用”固体薄膜。

Y.Masuda, Y.Gao, P.Zhu, N.Shirahata, N.Saito, K.Koumoto: "Site-selective deposition of ceramic thin films using self-assembled monolayers"Journal of the Ceramics Society of Japan. (in press).

Y.Masuda、Y.Gao、P.Zhu、N.Shirahata、N.Saito、K.Koumoto：“使用自组装单分子层进行陶瓷薄膜的位点选择性沉积”日本陶瓷学会杂志。

Peixin Zhu, Yoshitake Masuda, Kunihito Koumoto: "The effect of surface charge on hydroxyapatite nucleation"Biomaterials. 25(17). 3915-3921 (2004)

朱培新、增田义武、Kunihito Koumoto：“表面电荷对羟基磷灰石成核的影响”生物材料。