焦電性高分子フィルム上へのダイヤモンド状炭素膜の合成

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本研究は,焦電性の大きい高分子材料であるポリふっ化ビニリデン(PVDF)フィルム上にダイヤモンド状炭素膜をコーティングする方法を開発し,その機械的特性を向上させることを目的としたものである.まず,_1fマグネトロンスパッタリング法をベースに,基板へのイオンの供給を重畳させたダイヤモンド状炭素膜の合成法を開発した.ターゲットには黒鉛を用いた.そして,放電電力,基板電位,基板の冷却方法などの合成条件を変化させてPVDFフィルム上にダイヤモンド状炭素膜を合成することを試み,膜の硬さ,摩擦係数等の機械的特性及び焦電性,さらに結晶学的特性を調べるた.その結果,メタンとアルゴンの混合ガスを用い,PVDFフィルムを基板ホルダを介して液体窒素により冷却しながら-150Vの電位を印加することにより,フィルムの変形を抑制しながらダイヤモンド状炭素膜を合成することのできることを明らかにした.この時の雰囲気圧力は1Paであった.さらに,PVDFフィルムの焦電特性はダイヤモンド状炭素膜の厚さにより変化することが考えられるので,ダイヤモンド状炭素膜の厚さを0.1〜10μmの間で変化させ,焦電特性にどの様な影響を及ぼすかを調べた結果,膜厚が大きくなるに従って焦電効果による表面の帯電量は若干減少するが,5μm程度の厚さならば印刷用のトナーを十分に保持できることがわかった.また,ダイヤモンド状炭素膜をコーティングしたPVDFフィルムの表面粗さはPVDFフィルム自体より若干大きいが,トナーによるバレル試験及びball on diskによる摩擦摩耗試験の結果より,ダイヤモンド状炭素のコーティングによりPVDFフィルムの耐摩耗性が飛躍的に向上することを明らかにした.