高分子固体の表面動的粘弾性測定法の開発と表面分子鏡熱運動性の評価

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06805086
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高原 淳 九州大学, 工学部, 助教授 (20163305)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊地 裕嗣 九州大学, 工学部, 助教授 (50186201)
• Keywords: 原子間力顕微鏡 / 表面動的粘弾性 / 表面分子鏡熱運動性 / ナノインテンテーション / ポリマーブレンド / 2次元マッピング / 有機シラン単分子膜

Research Abstract

高分子材料表面の物理・化学的性質に塊状(バルク)材料とは異なる現象あるいは機能が存在することが分析・計測技術の発展に伴い明らかにされてきた。また電子デバイス、分離機能膜、医用機能材料における表面の役割も明らかにされつつある。材料表面では高分子鎖は界面から大きな影響を受け、バルクの3次元状態とは異なったエネルギー状態にあり、ガラス状高分子固体の表面層における自由体積分率、結晶性高分子固体の表面層における結晶化度はバルクとは異なるものと考えられる。本研究では表面のナノメーターオーダーの微小領域の応力を解析するために動的ナノインデンテーション法を応用し、原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバ-の先端で膜の厚み方向に振動変位を与えることにより膜厚方向に繰返し変位を与え、生じる応力を光テコの変位より測定し、応力、歪みの関係に基づき高分子固体表面の動的粘弾性を評価した。(ポリスチレン/ポリビニルメチルエーテル)ブレンド超薄膜、有機シラン混合単分子膜などの多相系高分子表面における粘弾特性の2次元マッピングを行い、表面層の相構造に対応した粘弾性像を得ることに成功した。また材料表面における力学的損失正接、tanδの測定結果は,表面における分子運動性が材料内部に比べて活性化されていることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] S.R.Ge: "Aggregation Structure and Surface Properties of Immobilized Monolayers Prepared by the Upward Drawing Method" Journal Vacuum Science and Technology. A12. 2530-2536 (1994)
• [Publications] T.Kajiyama: "Imaging of Dynamic Viscoelastic Properties of a Phse‐Separated Polymer Surface by Forced Oscillation Atomic Force Microscopy" Macromoleculis. 27. 7932-7934 (1994)
• [Publications] T.Kajiyama: "Direct Observation of Surface Viscoelastic Properties of Polymeric Solids Based on Scanning Force Microscope" Proc.Japan Academy Ser.B. 71. (1995)
• [Publications] 高原 淳: "新高分子実験学10 第1章" 共立出版, 3-60,(57) (1995)