新規フッ素系高分子ナノ組織体の構築と超潤滑膜への応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555246
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮下 徳治 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (40124630)
• 研究分担者: 鄭 用一 富士電機株式会社, 松本工場・材料研究部, 研究員 ; 青木 純 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (50250709)
• キーワード: フッ素系高分子LB膜 / 潤滑膜 / 動摩擦係数

研究概要

本申請研究ではフッ素系高分子の超薄膜化を目指すため、ラングミュア-ブロジェット(LB)法を利用した新規なフッ素系高分子LB膜を構築し、超薄膜における表面特性の発現やLB膜の特色である配向性による表面特性の発現を行う。超薄膜における表面特性の中でも潤滑特性について重点的な検討を加え、回転磁気記録媒体であるハードディスクの潤滑膜としての応用展開についてハードディスクの研究開発を行っている富士電気(株)松本工場材料研究部との共同で開発研究を行った。
1.フッ素系両親媒性モノマー及びポリマーの分子設計・合成
すでに優れた凝縮単分子膜を形成することが明らかなN-ドデシルアクリルアミドポリマーを基本構造に種々のフッ化アルキル鎖長を持つ高分子両親媒性化合物を新規に合成した。疎水部としては炭化水素鎖の代わりにフッ化炭素鎖を用い、種々のフッ素系両親媒性モノマーを基板上に累積後、紫外線照射してフッ素系両親媒性ポリマーを調製した。
2.フッ素系モノマー及び高分子LB膜の配向・構造決定
フッ化カルシウム板及び金蒸着基板上に累積されたフッ素系LB膜の分子配向や配列をX線回折スペクトルを測定し、フッ素基による分子集合体の配向・配列の変化について系統的に検討を行う。フッ素系モノマーLB膜については紫外線照射重合を行い、紫外線照射前後の膜構造の変化及び重合性について検討を行った。
3.フッ素系モノマー及び高分子LB膜の基本的潤滑特性
フッ化アルキル鎖長や累積膜層数をパラメータとしてフッ素系モノマー及び高分子LB膜の往復動摩擦試験を数グラムから数十グラム単位の荷重で行い、各々の動摩擦係数を求め、基本的な動摩擦係数との関係を明らかにした。また、比較検討のためキャスト膜についても同様の実験を行い、LB膜との違いを検討した。さらに、AFMの水平摩擦力モードを利用して分子レベルでの摩擦力を測定し、先の往復動摩擦試験で得られた動摩擦係数と極微荷重(原子間力)のそれとの比較やLB膜の均一性について検討した。

研究成果

• [文献書誌] F.Fan and T.Miyashita: "Effect of Molecular Weight on Polymer Monolayer Formation"Chem. Lett.,. 669-670 (1999)
• [文献書誌] F.Fan,T.Miyashita: "The Friction Properties of Fluorinated Polymer Langmuir-Blodgett Films,"Mol. Cryst. And Liq. Cryst.. 337. 109-112 (1999)
• [文献書誌] F.Fan,X.Li,and T.Miyashita: "Frictional Properties of Poly(N-polyfluoroalkylacrylamides) Langmuir-Blodgett Films"Thin Solid Films,. 348. 238-241 (1999)
• [文献書誌] P.Oian,H.Nanjo,N.Sanada,T.Yokoyama,O.Itabashi,H.Hayashi,T.Miyashita,and T.M.Suzuki: "Direct Observation of the Polymer and Monomer Langmuir-Blodgett Films with the Atomic Force Microscope"Thin Solid Films,. 349. 250-253 (1999)