| 研究課題/領域番号 |
12127204
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宮地 英紀 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90025388)
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| 研究分担者 |
丹沢 和寿 名古屋工業大学, 工学部, 講師 (60236776)
宮本 嘉久 京都大学, 総合人間学部, 教授 (00174219)
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| キーワード | 高分子結晶 / ポリスチレン / 薄膜 / モルホロジー / 拡散 / 結晶成長 |
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| 研究概要 |
昨年に引き続き、薄膜におけるアイソタクチックポリスチレン結晶のモルホロジーと成長速度の膜厚および結晶化温度依存性を系統的に研究した。(1)一定の膜厚11nmの超薄膜:205℃以下では結晶が枝分かれした分岐構造であるdendriteやDense Branched Morphology(DBM)が現われることを初めて観察した。この分岐構造は拡散律速で成長する結晶に見られるもので、溶融体から成長する高分子結晶では従来全く予想されていなかった結果である。分岐構造の特性長である分岐枝間の距離は、結晶化温度とともに増加し溶融体中の高分子鎖の拡散定数Dと結晶成長速度Gの比、D/Gで与えられる拡散長によって定性的に説明された。原子間力顕微鏡により測定した結晶の厚さは結晶化温度の上昇とともに厚くなり、その変化はバルクの場合と同じであった。成長速度Gは膜厚dの減少とともに減少する。G(∞)をバルクの成長速度としてG(d)=G(∞)(1-a/d)(1)と表され、αは結晶化温度等に依存しない定数で約7nmである。しかし成長速度の結晶化温度依存性はバルクの場合と同じである。したがって、結晶成長を支配する界面キネティクスは超薄膜においても変化せず、結晶成長面への高分子鎖の拡散が超薄膜では遅くなったと結論している。(2)結晶成長速度が最大の温度(180℃)における結晶成長の膜厚依存性(膜厚4nmまで):成長速度Gは、膜厚の減少とともに膜厚8nmまでは、(1)式に従って減少するが、8nmより薄くなると(1)式からはずれ、減少の割合は小さくなることを見いだした。同時に、モルホロジーはDBMからフラクタルに変化し、分岐した結晶の幅は膜厚とともに増大するするという興味深い結果を得た。
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