2004 Fiscal Year Annual Research Report
結晶性高分子膜表面に特有な秩序構造とその構造形成ダイナミクス
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15550109
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
佐々木 園 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門II・産業応用・利用支援IIチーム, 副主幹研究員 (40304745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 裕嗣 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50186201)
田中 敬二 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20325509)
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| Keywords | 結晶性高分子薄膜 / 高密度ポリエチレン / 放射光視斜角入射X線回折(SR-GIXD)法 / 結晶構造 / パラクリスタル格子乱れ / 高分子-基板間の熱応力 |
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| Research Abstract |
本研究は、結晶性高分子固体膜表面に特有な秩序構造とその構造形成機構を分子レベルで解明する事を目的としている。平成16年度は、シリコン基板上にディップコートした後熱処理を施した高密度ポリエチレン(HDPE)薄膜の分子鎖パッキング構造を放射光視斜角入射X線回折(SR-GIXD)法に基づき詳細に検討し、製膜条件が薄膜の表面および内部(バルク)構造に与える影響について考察した。
実験には、窒素雰囲気下、HDPEのp-xylene溶液からディップコーティング法により製膜した後種々の温度で24時間熱処理して調製した薄膜(膜厚:約400nm)を用いた。HDPE薄膜の結晶構造は、大型放射光施設SPring-8のBL13XUビームラインを利用したin-plane SR-GIXD測定で評価した。HDPEに対するX線の臨界角以下および以上(0.11deg.および0.20deg.)の低角でX線を入射して、薄膜の表面近傍およびバルク領域における膜表面に垂直な結晶格子面からのブラッグ反射をそれぞれ検出した。その結果、ディップコーティング膜とそれを熱処理した試料において、膜表面近傍の斜方晶格子定数aおよびbがバルク領域のそれらに比べて短いことが明らかになった。また、(110)反射とその高次反射に対しパラクリスタル解析を行ったところ、膜表面近傍における結晶格子の長距離および短距離秩序性がバルク領域のそれと比較して低く、結晶の乱れが大きい事が明らかになった。これらの結果は、溶融状態から等温結晶化したHDPE薄膜に対する結果(平成15年度報告)と同様の傾向で製膜条件に依存しない。しかしながら、HDPEの薄膜状態の格子定数aおよびbは、塊状状態のそれらより長いことから、製膜の冷却過程でHDPEとシリコン基板間で熱応力が誘起され、面内に歪みを有する結晶が形成されたことが示唆された。
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