2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24246121
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
杉村 博之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10293656)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一井 崇 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30447908)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 材料加工・処理 / 表界面物性 / 接合 / 高分子材料 / 有機単分子膜 / 異種接合 / 真空紫外光 / 光活性化 |
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| Research Abstract |
無酸素環境から高酸素環境下で、試料に VUVを照射できる環境制御型照射装置が完成した。本装置を用いることで、VUV照射表面改質実験の自由度が格段に広がり、酸素分圧・照射距離によって変化する反応過程を往古とで、酸素増感効果を定量的に評価できるようになった。この試作装置を用いて、高分子材料表面のVUV改質反応に関する基礎的データの収集を開始し、反応メカニズムの解明につながるいくつかの知見を得た。例えば、オレフィン系のポリマーは高真空環境では、VUV照射してもほとんど改質されないが、極わずかに水素脱離が起こり炭素－炭素二重結合が形成されること、空気中のような酸素分圧の高い状況では、特に強く改質されている層の深さは100nm程度であること、などをあきらかにすることができた。
昨年度の研究によって、銅とシクロオレフィンポリマーの光活性化接合の可能性を見いだしており、本年度は、この系での接合研究をさらに進めた。銅／シクロオレフィンポリマー接合体には、三つの界面、銅と酸化銅，酸化銅と有機単分子膜，有機単分子膜とポリマー、が存在するが、それぞれの界面接合強度を最適化する（表面処理条件の最適化によって）ことで、ポリマーシートと銅の接合を達成した。シクロオレフィンポリマーシートを部分的に銅版に接合し引っ張り剥離試験を行ったが、接合部は剥離せずにポリマーシート自体が破断した。接合強度がポリマーの破壊強度よりも高いことを示しており、接合強度という観点では技術的にほぼ完成したと言える。
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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
研究を計画するにあたって、
１）VUV照射による高分子材料表面改質において、反応過程を詳細に解析し反応過程に関する理解を深めること
２）接合メカニズムを解明し、接合強度を支配する要因をあきらかにすること
３）光表面活性化接合を、無機材料とポリマーの異種材料接合へと展開すること
を最重要研究項目とした。実際に、銅とオレフィン系ポリマーの接合成功しており、異種材料接合という、当初目標を達成した。石英ガラスとポリマーの接合にはすでに成功していたが、実用的な有用性という観点から、銅との接合に挑戦した。銅表面へ有効に機能する接合補助単分子膜形成は難しいであろうと、研究開始当初は考えていたが、界面状態を精密に解析していくことで、接合の弱点がどこにあるかをつきとめ、銅とシクロオレフィンポリマーの接合に成功した。一方、VUV表面改質過程の解析と接合メカニズムの解明に関しては、環境制御型VUV照射装置を作製し、制御性の高い実験を行えるようになった。順調にデータを集積している途中である。これまでに、いくつかの基本的な知見を得ており、反応過程／接合メカニズム解析に重要な寄与があった。ただし、取得すべきデータは相当量にのぼるため、まだ十分に解析しつくしたとは言えない状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、昨年度作製した環境制御型VUV照射装置を用い、精密に制御された環境下でのVUV表面改質実験を継続する。反応メカニズム・接合メカニズム解明につながる基礎データを収集し、反応解析にめどをつける。
昨年度までの研究で、銅とオレフィン系ポリマーの接合はほぼ完了した。本年度は、
１）産業界からの要望のあるアルミニウムとシクロオレフィンポリマーの接合
２）シクロオレフィン以外のポリマーとの接合
を中心に研究を進める。
また、研究計画の最終年度にあたるため、研究成果のとりまとめを行い、今後の研究開発指針をさだめる。研究成果の外部発表・知的財産権の取得に力を入れる。
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