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ナノ力学計測に基づくVUV光活性化高分子接合の原理解明

基于纳米力学测量阐明 VUV 光活化聚合物键合原理

基本信息

批准号：
21H01635
负责人：
杉村博之
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01635/
关键词：
高分子材料真空紫外光原子間力顕微鏡接合表面処理

项目摘要

高分子材料表面に酸素含有雰囲気下で真空紫外 (Vacuum ultraviolet; VUV) 光を照射すると，真空紫外光により活性化された酸素 (原子状酸素やオゾンなど) により材料表面が酸化・親水化される．この親水化表面同士を圧着し，そのまま室温で保持あるいは母材の軟化点以下の低温で加熱することで，高分子材料を接合できる (VUV光活性化接合)．本手法は接着剤フリーかつ，熱変形のない接合技術という優れた特徴を持つが，その原理・メカニズムについてはまだ未解明な点が多い．本課題では，原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscopy) を用いたナノ力学計測に基づき，本手法の原理解明を行うことを目的に、研究を進めている．2022年度は、前年度取り組んだ弾性率計測に加え、AFMフォースカーブ計測による凝着力計測に取り組んだ。高分子材料としては、引き続きシクロオレフィンポリマー (COP) を用いた。VUV照射部と非照射部のマイクロパターンをフォトマスクを用いたマイクロ加工により形成し、同一探針による凝着力の差を評価した結果、押し込み深さが浅い場合 (~1 nm)では凝着力に差が見られず、押し込み深さを増やすにつれて (10 nm程度) 照射部において凝着力が増加することが明らかとなった。これと前年度の結果とあわせて考察すると、VUV照射された試料最表面では、一般に接合に有効であると考えられる弾性率低下・凝着力上昇が確認されず、より深い領域での凝着力上昇が接合に寄与している可能性が示唆された。

The surface of polymer material is acidified and hydrophilized by vacuum ultraviolet (VUV) light irradiation under the condition that the acid element on the surface of polymer material contains hydrogen. The hydrophilic surface is heated at room temperature below the softening point of the base material, and the polymer material is bonded (VUV photoactivated bonding). This technique is based on the following characteristics: bonding technology, thermal deformation, bonding characteristics, principle, unsolved problems, etc. This subject is based on the application of Atomic Force Microscopy (AFM) in mechanical measurement. The principle of this method is explained in detail. In 2022, the group of properties measurement and AFM measurement are selected. High molecular materials are used in the production of high molecular materials. VUV irradiation part and non-irradiation part are used in the process of forming, the difference of coagulation force between the same probe is evaluated, and the difference of coagulation force between the irradiation part and the non-irradiation part is increased in the case of shallow (~1 nm). The results of the previous year showed that VUV irradiation showed that the highest surface of the sample, the lowest adhesion rate and the highest cohesion force of the sample were confirmed, and the highest cohesion rate and the highest cohesion force of the sample were confirmed.