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2015 年度 実施状況報告書

スピンコート成膜プロセスにおける有機高分子薄膜の活性界面形成キネティクス

研究課題

研究課題/領域番号 26410135
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

佐々木 園  京都工芸繊維大学, その他部局等, 教授 (40304745)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードスピンコート成膜法 / 線状高分子薄膜 / 結晶化挙動 / 放射光 / 微小角入射小角・広角X線散乱測定 / 結晶化誘導期 / 結晶化速度 / 溶液の濃度ゆらぎ
研究実績の概要

スピンコート法は、高分子溶液を基板に滴下後、基板を高速回転させることにより数nm から数μm の膜厚の薄膜を短時間で成膜可能な手法である。基板回転開始から数十秒で成膜が完了するため、この間の高分子の結晶化キネティクスについては明らかにされていない。本研究の目的は、スピンコート成膜過程における有機高分子薄膜の活性界面形成キネティクスを放射光の高輝度X線を利用した散乱法により明らかにすることである。
平成27年度は、線状高分子を試料に用いて、微小角入射小角・広角X線散乱(GISWAXS)時間分解測定により高分子薄膜の結晶化挙動を検討した。放射光利用実験は、大型放射光施設SPrng-8のBL45XUビームライン((国研)理化学研究所)で実施した。広角X線散乱データに基づき結晶化誘導期と結晶化速度、そして小角X線散乱データから長周期構造を評価し、基板の回転速度や高分子溶液の濃度との影響について検討した。測定試料としてポリカプロラクトン(PCL)のトルエン溶液を用いた場合は、基板回転速度が増大すると結晶化誘導期と長周期構造が出現するまでの誘導期が短くなることが判った。また、結晶化が開始する以前に基板表面に垂直な方向に約12.5nm周期で溶液の濃度ゆらきが発生することが示唆された。生成したラメラ晶は、スピンコート成膜初期から分子鎖折りたたみ面が基板表面に平行なFlat-on型配向を示す傾向があることが判った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度前半に放射光利用実験用に設計・製作した小型スピンコーターが輸送中に運送業者のトラック事故で破損するアクシデントがあった。平成27年度後半に新調した装置を用いて以前行なった測定条件で放射光利用実験を行ない、新旧の装置で測定データに大きな違いがないことを確認した。その後当初予定していた実験の8割を終えることが出来たことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成28年度は、以下の実験を実施し研究を総括する予定である。
①分子量の異なるPCLのトルエン溶液を用いでスピンコート成膜実験を実施し、PCLの結晶化キネティクスに対する分子量の影響について議論する。
②過去のスピンコート実験で測定したGISAXSデータに対する検討が不十分である。線状高分子と高分子/低分子ブレンドの溶液で観測されたSAXSパターンの基板回転速度、溶液濃度、高分子の分子量、溶媒の影響などを検討する。
③これまでの研究成果を論文にまとめる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] 基板上の高分子薄膜で生成するラメラの選択的配向性2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木園
    • 雑誌名

      日本接着学会誌

      巻: 52(3) ページ: 77-82

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] スピンコート成膜過程におけるポリカプロラクトンの結晶化挙動の追跡2016

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, Md. Amran Hossain, 櫻井伸一, 増永啓康, 引間孝明, 高田昌樹, 佐々木園*
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学柏キャンパス
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-11
  • [学会発表] 放射光の高輝度X線を利用した スピンコート成膜過程における ポリカプロラクトンの結晶化挙動の追跡2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿,辻裕貴,櫻井伸一,増永啓康, 引間孝明,高田昌樹, 佐々木園*
    • 学会等名
      平成27年度繊維学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-23
  • [学会発表] スピンコート成膜過程におけるポリカプロラクトンの結晶化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, 辻裕貴, 櫻井伸一, 増永啓康, 引間孝明, 高田昌樹, 佐々木園*
    • 学会等名
      第1回材料WEEK(材料シンポジウムワークショップ)
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-15
  • [学会発表] スピンコート成膜過程におけるポリエステルの結晶化挙動の追跡 ~基板回転速度と溶液濃度の影響~2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, 辻裕貴, 櫻井伸一, 引間 孝明, 増永 啓康, 高田 昌樹, 佐々木 園*
    • 学会等名
      第61回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 放射光の高輝度X線を利用したスピンコート成膜過程におけるポリカプロラクトンの結晶化挙動の追跡2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, 辻裕貴, 櫻井伸一, 増永啓康, 引間孝明, 高田昌樹, 佐々木園*
    • 学会等名
      第61回高分子研究発表会
    • 発表場所
      兵庫県民会館
    • 年月日
      2015-07-17 – 2015-07-17
  • [学会発表] スピンコート成膜過程におけるポリカプロラクトンの結晶化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, 辻裕貴, 櫻井伸一, 引間 孝明, 増永啓康, 高田昌樹, 佐々木園*
    • 学会等名
      第63回高分子年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] スピンコート成膜過程における直鎖状ポリエステルの薄膜結晶化挙動の追跡2015

    • 著者名/発表者名
      宮元駿, 辻裕貴, 櫻井伸一, 佐々木園*, 増永啓康, 引間孝明, 高田昌樹
    • 学会等名
      2015年度日本ゴム協会年会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2015-05-21 – 2015-05-22

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公開日: 2017-01-06  

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