ナノ粒子/高分子コンポジット薄膜内流動・拡散現象とナノ粒子空間構造との相関の解明

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21360375
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 塚田 隆夫 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (10171969)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿尻 雅文 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60182995) ; 久保 正樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50323069)
• Keywords: ナノ粒子 / 高分子 / コンポジット薄膜 / 流動 / 拡散 / 塗布 / 空間構造 / 塗布欠陥

Research Abstract

本研究では、無機ナノ粒子/高分子コンポジット薄膜材料を産業レベルにまで展開するために必要不可欠な欠陥の無いコンポジット薄膜形成(塗布)技術の確立に資するため、基板に塗布された無機ナノ粒子/高分子/有機溶媒系薄膜の1)拡散現象、2)レベリング現象及び3)dewetting現象のその場観察実験及び数値シミュレーションを行い、「塗布手法やせん断速度等の操作条件」と[粒子/粒子、粒子/高分子及び粒子/基板間相互作用]⇔[ナノ粒子の薄膜内空間構造]⇔[塗布・乾燥操作に伴う薄膜内流動・拡散現象及び塗布欠陥形成]との相関を明らかにすることを目的とする。本年度は、本目的を達成するために以下の2点を実施した。
1.薄膜表面形状その場観察装置の製作
ナノ粒子/高分子コンポジット薄膜からの溶媒蒸発過程及び薄膜表面凹凸形状のレベリング過程をその場観察するための実験装置を製作した。ここで、塗布操作にはブレードコーティング法を採用し、薄膜表面形状の観察にはレーザー変位計を使用した。また、作製した実験装置の性能評価を行った。
2.有機単分子層修飾無機ナノ粒子の合成
ナノ粒子/高分子コンポジット薄膜を調整するための試料として、超臨界水熱合成法により有機単分子層修飾無機ナノ粒子を合成した。ここで、対象ナノ粒子は、表面をオレイン酸で修飾したセリア(CeO_2)ナノ粒子であり、トルエンに分散して、コンポジット薄膜調整用試料として用意した。