バイオマス高分子薄膜の結晶性・構造・配向制御　-超薄膜ガラスの科学とその応用-

生物质聚合物薄膜的结晶度、结构和取向控制 - 超薄玻璃科学及其应用 -

基本信息

批准号：
22K03562
负责人：
高橋功
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03562/
关键词：
生分解性高分子薄膜表面結晶化ガラス状態ポリ乳酸

项目摘要

当該年度は生分解性高分子であるPLLAと、導電性高分子であるP3HTのキャスト膜内での分子の配向性と結晶性の調査を行った。基板依存性、温度依存性に重点をおいた研究を進めてきたが、今回はこれらの高分子にとって必ずしも良好とは言えない溶媒を用いて高分子試料を溶かし、それらの溶液からキャスト膜を形成することで、いわゆる溶媒依存性の本格的な調査に乗り出したという段階である。PLLA、P3HT共に薄膜形成に優れているとされる溶媒はクロロホルムであるが、毒性の強さから次第に使われなくなる傾向にある。他の溶媒（可能なら毒性の弱い溶媒）を用いた場合、どのような半結晶膜が形成されるのかを調べることはリスクや環境負荷の少ない高分子デバイス製造に際しても有用な情報を与え得るものと期待される。PLLAでは溶媒としてクロロホルム以外にトルエン、2-ブタノン、テトラヒドロフラン、アセトン、酢酸ブチル、2-プロパノールを用いてシリコンウエハー上のキャスト膜の結晶構造、結晶性、結晶化度、配向性等の評価を行った。P3HTの場合はクロロホルム以外にキシレン、トルエン、アセトンを溶媒に用いた試料の調査を行った。評価手法は主に微小角入射X線回折および原子間力顕微鏡を併用し、P3HTの場合は大型放射光施設SPring-8のBL03XUでスピンコート膜（厚さ10nm以下の超薄膜）の観察も行った。その結果PLLAの場合は溶媒が極性溶媒か非極性溶媒かにより熱処理後の分子の配向性が大きく異なるということが明らかになった。その一方でP3HTに関してはPLLAほどの溶媒依存性は確認されていない。水素結合により凝集するPLLAでは極性の有無が結晶成長により大きな影響を与えるということはある程度予期された結果であるが、極性の強さの順に溶媒の効果が現れるという様な単純なルールは見出されておらず、より詳細な検討が必要である。

在本财年，我们研究了 PLLA（一种可生物降解聚合物）和 P3HT（一种导电聚合物）流延膜中的分子取向和结晶度。研究重点是基材依赖性和温度依赖性，但这次我们将使用不一定有利于这些聚合物的溶剂溶解聚合物样品，并用这些溶液形成流延膜，通过这样做，我们现在处于我们所拥有的阶段。开始对所谓的溶剂依赖性进行全面调查。氯仿被认为是形成 PLLA 和 P3HT 薄膜的优良溶剂，但由于其毒性，其使用趋于被逐步淘汰。检查使用其他溶剂（最好是毒性较小的溶剂）时会形成什么样的半结晶薄膜，可以为制造风险和环境影响较小的聚合物器件提供有用的信息。除氯仿外，PLLA还使用甲苯、2-丁酮、四氢呋喃、丙酮、乙酸丁酯和2-丙醇作为溶剂来评估硅片上铸膜的晶体结构、结晶度、结晶度、取向等。对于 P3HT，除了氯仿之外还使用二甲苯、甲苯和丙酮作为溶剂的样品进行了研究。评价方法主要使用小角入射X射线衍射和原子力显微镜，在P3HT的情况下，我们还使用BL03XU在大型同步加速器辐射设施 SPring-8。结果表明，对于PLLA，热处理后分子的取向根据溶剂是极性还是非极性而有很大差异。另一方面，尚未证实 P3HT 与 PLLA 一样具有溶剂依赖性。人们预计极性的存在或不存在会对PLLA中的晶体生长产生更大的影响，PLLA由于氢键而聚集，但尚未发现简单的规则，例如按极性强度顺序出现的溶剂的影响然而，还需要进行更详细的研究。