放射光によるポリマーの表面改質とマイクロ(ナノ)システムへの応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550128
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 石垣 博行 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (40081244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 真二 姫路工業大学, 高度産業科学研究所, 教授 (00312306) ; 近藤 克哉 姫路工業大学, 工学研究科, 助教授 (00295750) ; 小西 康夫 姫路工業大学, 工学研究科, 助教授 (40215299)
• Keywords: PTFEテフロン / 放射光 / ぬれ性 / 親水性 / 超撥水性 / 表面粗さ

Research Abstract

本年度の研究は軟X線によるPTFEの内殻電子励起反応による効果を利用して,(1)軟X線によるPTFEのドライエッチングを利用してマイクロ3次元構造体を作成するための基礎研究を行う、(2)軟X線を用いてPTFEの表面改質を行い、新規な物性を持つPTFE表面を創出して新たな用途の拡大に貢献する、の2点を目的として行った。本研究での具体的な成果をいくつか以下に述べる.
(1)のマイクロ3次元加工については,加熱をともなう照射の揚合,加工側面は高精度が出て摺動部用の微小部品として適していることを示した.また,照射面は粗さがでるため表面の精度を要求する場合には適さないものの,マイクロパーツの局所的な表面改質によるぬれ性,および表面エネルギーの改質による接着性の制御が可能であると考えられる.さらに,PTFEに対する照射効果としては初の成果として,軟X線照射時の加熱温度や照射量の条件により,放射光照射表面の形状に変化が現れ,無数の微細舌状突起構造もしくは空孔が形成されることを見出した.
(2)の表面改質については,PTFEに軟X線を照射する際,基板温度およびdose量を調節することで表面組成および表面形状を変化させ,表面のぬれ性を親水性〜超はっ水性まで制御することが可能であることを示した.雰囲気ガスなどを用いて表面になんらかの組成を置換させるのではなく,軟X線の効果によりPTFEそのものが組成を変化させるという化学反応の存在が明らかになった.また研究を通じて,固体表面が水滴の接触角150℃以上の超はっ水性となるには,固体の材費が疎水性であり,かつ微細凹凸構造の影響により空気層を固液界面にもつことが必要であるということが明らかになった.