Low temperature synthesis of fluororesin thin films by plasma excitation of fluorocarbon condensed solid thin films

Research Project

Project/Area Number	17K06816
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Research Field	Composite materials/Surface and interface engineering
Research Institution	University of Yamanashi
Principal Investigator	SATO Tetsuya 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60252011)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords	プラズマ / フルオロカーボン / 電子衝撃 / クライオ / フッ素 / 温室効果ガス / 極低温 / 凝縮 / フッ素樹脂 / 薄膜 / オクタフルオロシクロブタン / パーフルオロカーボン / 撥水 / 電子照射 / 低温 / アモルファスカーボン / PTFE / 電子励起
Outline of Final Research Achievements	We have obtained the knowledge about the surface reaction for converting (recycling) into a fluororesin thin film at a low temperature below room temperature using a fluorine-containing greenhouse gas. F-containing amorphous carbon thin film (a-C:F) was synthesized by simultaneously irradiating the condensed layer of fluorocarbon gas with slow electrons and metastable excited species generated by DC discharge plasma of He and Ar. We have accumulated basic data on thin film physical properties such as chemical stability and adhesion strength.We have established a low-temperature synthesis process for highly transparent and highly dense perfluorocarbon (PFC) and dendritic polytetrafluoroethylene (PTFE) that has large irregularities and is superhydrophobic.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	低速電子線誘起反応と水素原子の低温トンネル反応を利用した独自の製膜法を用いて、温室効果ガスの一種で削減対象であるフッ素含有温室効果ガス（F-GHG）を低温で分解し、フッ素含有非晶質カーボン（a-C:F）やPFC薄膜を合成した。表面形状や化学結合状態、水の接触角等の物性を詳細かつ系統的調べ、付加価値の高い機能性薄膜として応用するための基礎的知見を得ることができた。また、既存のプラズマプロセスでは困難であった低融点素材のプラスチックや繊維や和紙表面に高品質のフッ素樹脂薄膜を形成可能とする新規低温合成法の有効性を実証した。F-GHGの除害と機能性薄膜形成を同時に実現できるユニークな方法である。