2023 Fiscal Year Annual Research 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 / 繊維上配線 |
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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た。コーティングした導電性高分子は、布帛の内部構造まで均一に薄膜を形成しており、布帛表面から裏面の導通は良好で、表面の導電性と内部の導電性に差がないことが示唆された。これは、溶液中でモノマー分子が繊維構造の内部まで拡散し、内部でも重合反応が起こったため均一化したと考えられる。
繊維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。その結果、極性官能基の表出により布帛表面の水接触角は大きく低下、すなわち濡れ性が向上した。この高い濡れ性は、時間の経過と共に元の濡れ性まで復元する現象が観測された。この復元現象は、温度の上昇と共に加速される傾向が明らかとなり、繊維を構成する高分子の分子運動により表出した極性官能基が内側に潜り込むためだと推察される。また、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、幅100マイクロメータ程度の微細な配線パターンの描画を達成した。得られた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。
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