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

基本信息

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

项目摘要

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.自组装薄膜上生产铜互连的新技术研究利用不同自组装薄膜（SAM）的表面充电特性，通过静电作用将电镀液中产生的细小的铜颗粒选择性地附着在铜上。开发了一种直接对薄膜进行图案化的新工艺。具有OH官能团的自组装膜(OH-SAM)的等电点约为3.0，NH_2-SAM的等电点约为7.7。因此，发现在pH范围为3.0～7.7的溶液中，OH-SAM具有负电势，NH_2-SAM具有正电势。此外，还使用氯化铜、柠檬酸钠（络合剂）和 DMAB（还原剂）来创建离子浓度高于典型化学镀溶液的溶液。通过调节pH、温度和还原剂浓度等参数，我们观察到在pH=7.3左右的溶液中形成带负电的胶体铜颗粒。确认铜粒子仅附着在浸入该溶液中的自组装膜中具有胺官能团的部分，并成功制作了厚度为150μm的铜膜微图案。 2. 在有机聚合物薄膜表面制作自组装薄膜、功能材料薄膜和微图案将含有氨基的有机硅烷（例如APTMS）和丙酮的混合溶液涂覆在塑料（例如PET）表面通过这样做，在 PET 表面上形成了一层特殊的二氧化硅薄膜。通过使含有氨基的有机硅烷与丙酮充分反应，有机硅烷被部分水解。据认为，利用该混合溶液在塑料表面形成薄膜，剩余的氨基与基材表面的COOH官能团发生化学键合，从而使APTMS薄膜与基材牢固地结合。此外，通过150℃的热处理形成厚度为70nm的致密的非晶二氧化硅膜。结果发现，表面水接触角由改性前的70°增加到改性后的约50°。因此，可以在该APTMS薄膜的表面直接沉积硅酸锂（水玻璃）。根据测量结果，膜的透氧率从PET的约30cc/m^2·day·atm显着降低至约0.17cc/m^2·day·atm。此外，当APTMS薄膜暴露于紫外线照射5分钟时，发现表面变得超亲水。我们在此表面制备了自组装薄膜及其精细图案，并通过控制无机-有机界面，成功在水溶液环境中合成了功能材料（TiO_2、Cu、Cu_2O等）的薄膜和精细图案。反应。