Elucidation of the Mechanism of Surprisingly Improved Film Formation Property of Solid-State Polymer Coatings by Applying Chemical Reactions of Active Metals

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これまで研究代表者らは，科学研究費［基盤研究(A) ：17H01235（2017～2019 年度）］において，コールドスプレー法と呼ばれる成膜技術を用いた樹脂材料の固相成膜に成功してきた．この際，樹脂材料の成膜には，活性なナノアルミナを数％添加することが重要であり，このナノアルミナが正に帯電していること，および粒子表面に水酸基を有することにより水素接合を促し，数mm の厚い皮膜形成に寄与したことを明らかにしてきた．しかし，ナノアルミナ添加により粒子間強度は十分であるものの，金属基材と皮膜間の界面強度が不十分であり，成膜効率の低下を引き起こすことが問題となっていた．しかし，上記科研費が終了する間際に偶然見つけだした成果として，基材と樹脂皮膜の界面にチタンが存在することで飛躍的に，成膜効率ならびに界面強度が向上することを突き止めた．しかしチタンチタン中間層がどのように成膜に関与するか，コールドスプレー成膜条件との相関はあるのか，他の金属材料は同様の効果を有するのか，等が全くわかっていない．本申請においては，実験的および数値解析的アプローチにより，金属中間層(以下，ボンドコートという)による成膜性（ここで成膜性は，主に成膜効率および界面強度を示す．）改善のメカニズムを解明し，異種材料成膜に関する学術基盤を構築するとともに，安全性・信頼性に富む汎用性の高い異種材料成膜技術の開発を進めている．これまでに，チタンボンドコートによるフッ素系樹脂皮膜の成膜性改善効果のメカニズム解明に取り組み，その結果，チタンボンドは，成膜時の表面粗さが他の金属よりも粗く，これによる機械的な締結と活性なチタンによる化学的な締結の双方の効果により成膜性が向上することを明らかにしてきた．