深紫外LEDで実現する有機材料の光物質プロセスの探究と制御された生産技術の確立

利用深紫外LED实现有机材料光学材料工艺的探索及受控生产技术的建立

基本信息

批准号：
22K04199
负责人：
加来昌典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は深紫外光を用いたポリエチレンテレフタレート(PET)の表面改質を試みた．水銀ランプは最も一般的な深紫外光源であるが，水銀の有毒性から日本では製造が法律で禁止されているため，本研究では将来性のある深紫外LED光源を用いている．有機高分子材料の中でもPETはペットボトルなどに利用され，耐薬品性や対靭性，電気絶縁性に優れており，また透明性が高い．一方でPETはフィルムコンデンサやフレキシブル基板といったエレクトロニクス分野でも使用されている．しかし、PETを電子機器の材料として使用する場合、PET表面に塗膜や無電解めっきにより伝導性薄膜を形成する必要があるため，他材料との密着性は問題のひとつである．この課題を解決するために深紫外LED光を照射したPET表面の親水性を評価した．一般的に親水化されると密着性が高くなることが知られている．実験は大気中で発光波長がそれぞれ265 nm，280 nm，310 nmの3つの深紫外LEDを積算照射量1000 J/cm^2までPETに照射した．PET表面の接触角を測定して親水性を評価した．未照射のPET表面の接触角は，約75°であった．波長265 nmのLEDでは照射開始とともに急激に接触角が減少し積算照射量350 J/cm^2付近で接触角が5°以下になり，その後はほぼ一定値となった．また波長280 nmのLEDでも積算照射量750 J/cm^2あたりで接触角が5°付近まで低下して一定値となった．一方で，波長310 nmのLED光照射では，接触角にほとんど変化は無かった．これらの結果は深紫外LED光を用いてPET表面の親水化が可能であることを示唆している．また照射波長に大きく依存することが明らかになった．

今年，我们尝试使用深紫外光对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）进行表面改性。汞灯是最常见的深紫外光源，但由于汞的毒性，日本法律禁止其制造，因此本研究采用了一种有前途的深紫外LED光源。在有机高分子材料中，PET用于塑料瓶等，具有优异的耐化学性、韧性、电绝缘性和高透明度。另一方面，PET也应用于电子领域，例如薄膜电容器和柔性基板。然而，当PET用作电子器件的材料时，需要通过涂覆或化学镀在PET表面形成导电薄膜，因此与其他材料的粘合性是一个问题。为了解决这个问题，我们评估了用深紫外 LED 光照射的 PET 表面的亲水性。众所周知，当材料被制成亲水性时，粘附力会增加。实验中，发射波长分别为265 nm、280 nm和310 nm的三个深紫外LED照射到大气中的PET上，累积剂量为1000 J/cm^2。通过测量PET表面的接触角来评价亲水性。未照射的PET表面上的接触角约为75°。对于波长为265 nm的LED，接触角随着照射开始迅速减小，在累积照射剂量350 J/cm^2附近变得小于5°，然后保持在接近恒定值。此外，即使使用波长为280 nm的LED，接触角也会减小至5°左右，并在累积照射剂量750 J/cm^2附近达到恒定值。另一方面，当照射波长310nm的LED光时，接触角几乎没有变化。这些结果表明，使用深紫外 LED 光可以使 PET 表面具有亲水性。研究还表明，该效果很大程度上取决于照射波长。