2022 Fiscal Year Research-status Report
固液界面での高分子重合反応制御による3次元微細構造上の均一薄膜の作製
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20K05282
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
二谷 真司 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (40611471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 和紀 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (50806776)
宇野 真由美 (音羽真由美) 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 総括研究員 (90393298)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 薄膜コーティング / 液相法 / パターニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モノマーと重合剤の反応液中に布帛を浸しながら重合を行うことで、繊維表面に導電性高分子薄膜の作製を行った。繊維表面に導電性高分子をコーティングすることで、導電性を有する不織布および織布が得られた。また、反応溶液を希薄にして、液温を低下させた条件下で重合反応を行うことで、溶液中の核生成よりも高分子鎖の伸長反応が優位となり、三次元的に複雑な構造内部まで追従した均一な薄膜を形成することに成功している。
繊維を構成する高分子表面の官能基変換を目的として、真空紫外光の照射を行った。照射後の高分子表面は濡れ性が著しく向上し、フォトマスクを介した真空紫外光の照射を行うことで、任意のパターンで濡れ性の高低差をつけることが可能となった。この方法を応用することで、不織布など凹凸の大きい基材に対しても導電性インクを精細に塗り分けることに成功し、微細な配線パターンの描画を達成した。得られた不織布上の配線は、厚さ数十マイクロメートル程度まで内部に浸透しており、同時に繊維の空隙は保っていることが明らかとなった。これらの特徴を反映して、この配線は非常に折り曲げ耐久性が高く、また基材を貫通する三次元的な配線の設計も可能となった。高い折り曲げ耐久性については、繊維の形状に追従した導電薄膜の形成と空隙の保持により、折り曲げなどの外力がかかった際に応力が分散されるためだと考えられる。以上の結果から、繊維構造に対して追従性の高い薄膜を形成することにより、優れた機能性の発現が期待できることを実証した
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
導電性高分子の薄膜コーティングにおいて、モノマー溶液中に被着物である布を浸漬しながら重合反応を行うことで均一な薄膜を形成することに成功した。また、溶液の温度や濃度を調整することで、重合速度をコントロールして均一性の向上が可能であることも実証した。
さらに、当初の研究計画には含まれていないが、真空紫外光の照射によるコーティングのパターンニングにも成功した。この結果から、デバイスなどへの応用可能性が示されており、さらなる研究推進が必要である。また、繊維に追従したコーティング膜は、折り曲げ時にも高い剥離耐久性があることを明らかとしており、この理由についても追求することで、さらなる応用展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、真空紫外光の照射によるコーティング膜のパターンニングを応用して、不織布を基材としたタッチセンサなどのデバイス作製を検討する。
また、繊維に追従したコーティング膜が示す高い折り曲げ耐久性について、その理由を追求する。折り曲げ試験の実施とその試験前後での表面観察により、応力の集中度合いを比較する。これらの評価を均一性の異なる薄膜について行うことで、均一性と物理的特性の相関関係について明確化する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は、発表予定であった国際学会等が感染症拡大により不参加となり、旅費として執行できなかった。翌年以降の学会等について、参加して執行予定である。
また、当該年度に購入予定であった物品も、国際情勢の変化により納期不明となり、代替品を使用することとなった。次年度に、さらなる研究推進のためのオプション拡充と、消耗品費として使用予定である。
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