表面微細構造の構築と表面修飾による濡れ性の制御可能な薄膜材料の創製

通过构建表面微结构和表面改性来创建具有可控润湿性的薄膜材料

基本信息

批准号：
10J00753
负责人：
堀内悠
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、濡れ性の制御可能な薄膜材料の開発を目的とし、シリカ球状粒子を利用した薄膜材料表面への微細構造の構築とその薄膜上でのポリマー合成による表面改質を行った。シリカ球状粒子はストーバー法を用いて調製し、平均粒子径80nmおよび150nmの均一な粒子の作製に成功した。同球状粒子にポリマーの重合触媒であるCr酸化物種を含浸担持した後、スピンコート法により薄膜化した。SEM観察の結果、自己組織化現象によりシリカ球状粒子が三次元的に配列することで、表面に緻密な凹凸構造が形成していることが確認された。その後、薄膜上でのエチレンの光重合反応によるポリエチレン被覆を行った。ポリエチレン被覆後の薄膜の濡れ性を評価したところ、薄膜表面が疎水的に改質されていることが明らかとなった。また、シリカ球状粒子の粒子径の違いにより疎水性の向上効果に違いが現れ、小さな粒子を用いるほど高い疎水性が得られることがわかった。平均粒子径80nmのシリカ球状粒子の粒子を用いて作製した薄膜は水滴接触角162゜の超撥水性を示した。以上、本研究では、シリカ球状粒子を利用した表面微細構造の形成、およびその薄膜上でのポリエチレン合成による超撥水性表面の創製に成功した。また、シリカ球状粒子のサイズが濡れ性に与える影響を明らかにした。このような超撥水性材料は防曇材料やセルフクリーニング材料に利用可能であり、我々の生活に密着した応用が期待される意義深い成果であると言える。また今後、ポリエチレンの代わりに刺激応答性ポリマーを合成することにより、最終的な目標としている表面濡れ性の制御可能な薄膜材料の創製が達成されるものと期待される。

在这项研究中，我们旨在开发可以通过润湿性控制的薄膜材料，并使用二氧化硅球形颗粒在薄膜材料的表面上构建精细的结构，并在薄膜上施加了聚合物合成以修饰表面。使用stober方法制备球形二氧化硅颗粒，平均粒径为80 nm和150 nm的均匀颗粒的产生成功。将相同的球形颗粒与Cr氧化物物种浸渍，这是一种聚合物聚合催化剂，然后通过自旋涂层方法将膜转化为薄膜。由于SEM观察结果，证实了二氧化硅球颗粒是通过自组织在三维上排列的，从而导致表面形成的密集不平坦的结构。此后，通过在薄膜上的乙烯光聚合进行聚乙烯涂层。当评估用聚乙烯涂层后的薄膜润湿性时，发现薄膜的表面是疏水性修饰的。还发现，由于二氧化硅球形颗粒的粒径差异而改善疏水性的影响似乎是不同的，并且使用较小的颗粒来获得较高的疏水性。使用平均粒径为80 nm的二氧化硅球形颗粒制成的薄膜表现出超级水的驱虫性，接触角为162°。在这项研究中，我们使用二氧化硅球形颗粒成功地形成了表面微观结构，并通过在薄膜上的聚乙烯合成而创建了超水的表面。此外，阐明了二氧化硅球形颗粒大小对润湿性的影响。这种超水的材料可以用作抗雾材料和自我清洁材料，可以说是有意义的结果，有望与我们的日常生活密切接触。还可以预期，通过合成刺激反应性聚合物而不是聚乙烯，将实现具有具有可控性表面润湿性能的薄膜材料的最终目标。