高分子薄膜のレーザー加熱ポーリングプロセスにおける伝熱過程の解明とその制御

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450283
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宝沢 光紀 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (70005338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塚田 隆夫 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (10171969) ; 及川 英俊 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (60134061)
• Keywords: 非線形工学材料 / 高分子薄膜 / レーザー加熱ボーリング / 伝熱 / 熱拡散率 / 数値シミュレーション

Research Abstract

非線形光学特性を有する高分子材料は、来るべき高度情報化社会における光→光情報変換材料として近年注目を集めている。高分子材料に非線形光学特性を付与するためには、ガラス転移温度以上に加熱した状態で電界処理(ポーリング)を行う必要がある。このような背景のもと、本研究はレーザー加熱ポーリングによる高分子薄膜への導波路作製プロセスを対象とし、その具現化、最適化のための基礎データの蓄積を目的とする。
本年度は、上記目的を達成するために、以下の項目について検討を行った。
1) 高分子薄膜の作製
回転塗布法によりガラス基板上に高分子薄膜を作製し、回転速度と薄膜の膜厚との関係をSEM及び触針段差計を使用し明らかにした。なお、対象とした高分子材料は、側鎖に非線形有機色素Disperse Red 1を導入したpoly-(methylmethacrylate)(PMMA)である。
2) 高分子薄膜の熱拡散率測定
高分子薄膜内伝熱過程を明らかにする上で重要な熱物性値である熱拡散率を測定するために、光音響法に基づく熱拡散率測定装置を試作し、1)で作製した高分子薄膜の熱拡散率に及ぼす諸因子の影響について検討した。結果として、薄膜の熱拡散率は膜厚(2.5〜6μm)、色素の導入量(1.4,30mol%)に殆ど存在しないことがわかった。また、電界処理を行った薄膜の熱拡散率には増加が認められたが、その詳細については現在検討中である。
3) プロセスの数値シミュレーションコードの開発
レーザー走査により高分子薄膜を局所加熱した際の薄膜内温度分布を予測するたに、3次元伝熱解析コードの開発を行った。