耐熱性・紫外線透過性を満足する石英ガラスの高強度室温接着

满足耐热性和紫外线透明度的石英玻璃的高强度室温粘合。

• 批准号: 18656213
• 负责人: 村原 正隆
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656213/
• 关键词: シリコーンオイル; エキシマランプ; アモルファスガラス; 光酸化反応; 耐熱性; 紫外線透過性; 無歪; 合成石英ガラス

(1)成果概要:接着剤はシリコーンオイルのみ。一般にシリコーンオイルの塗布面は擬水作用があり、接着剤の離型剤として使われている。ところがこのオイルの化学構造は骨格に天然石英と同じシロキサン結合を有している。このシリコーンオイルを紫外線の光化学反応を利用して空気中で光酸化させて、有機オイルから無機ガラスに変質させる過程で石英ガラス同士の接着を試みた。この紫外線照射による光化学反応により紫外から近赤外線域まで透明で、収縮応力に伴う亀裂の発生もなく、耐熱性、不燃性、耐水性を満す石英ガラス同士の強接着を室温下で可能にした。この接着法は、接着前は有機接着剤の様相を呈しながら、接着後は耐熱性や耐火性のあるガラスに変質させるもので、UV硬化接着剤に含まれる反応開始剤や増感剤あるいは無機接着剤特有の水溶性バインダー、硬化剤、充填剤などは一切含まれていない。このため接着層での光散乱も無く、真空紫外線から近赤外線までの全波長を透過する光学接着剤としての用途大であると考える。(2)実験方法:2枚の合成石英ガラスの間隙にジメチルシロキサンシリコーンオイル(KF-96-10000)を挟み、加圧しながら接着界面にXe_2エキシマランプ(172nm)光を照射する。石英ガラスの被接着表面に吸着していた酸素は励起されて活性酸素と成り、CH_3基が光解離したシリコーンオイルを光酸化する過程で合成石英ガラス同士を接着する。(3)実験結果:本手法で光酸化させたシリコーンオイルおよび比較のために用いたシリコーンゴム、水ガラス、エポキシ樹脂接着剤により石英ガラス同士を接着させた結果、シリコーンゴムは1.9[MPa]、水ガラスは2[MPa]、エポキシ樹脂は11[MPa]であるのに対しXe_2ランプ照射時間60[min]照射で光酸化させたシリコーンオイルではこれらの値をしのぐ18[MPa]であった。ZYGO干渉計で観測した結果、接着層には接着による応力歪は無かった。また接着させた試料を夫々の設定温度(25〜500℃)に達した時点で電気炉から出した後、引っ張り勇断試験を行った結果、本方法では500℃で加熱後でも6.5[MPa]の強度が得られた。

（1）结果摘要：唯一的粘合剂是硅油。通常，硅油表面具有类似水的作用，用作胶粘剂的释放剂。但是，该油的化学结构在其骨骼中与天然石英具有相同的硅氧烷键。使用紫外线的光化学反应将这种硅油在空气中进行光氧化，并试图将石英玻璃从有机油转换为无机玻璃的过程中将其粘合在一起。由紫外线引起的这种光化学反应使其从紫外线到近红外射线透明，并且由于收缩应力而不会引起裂缝，从而使在室温下以耐热性，非燃烧性，非燃烧性和防水性强烈粘附于彼此的石英玻璃。这种粘合剂方法用于在粘合之前变成耐热和耐火的玻璃，而粘合剂则被修饰为耐热和耐火，并且不包含任何反应启动器，敏化剂，或水溶性的粘合剂，硬化剂，硬化器，填充剂等典型的内强粘粘性粘合剂。因此，粘合剂层没有光散射，被认为是一种光学粘合剂，可以将所有波长从真空紫外线传输到近红外射线。 （2）实验方法：将二甲基硅氧烷硅油（KF-96-10000）夹在两个合成石英玻璃之间，虽然加压，XE_2 Excimer Lamp（172nm）光被照射到粘合界面上。在要粘附在石英玻璃表面上的吸附的氧气很兴奋地形成活性氧，而合成石英玻璃在将CH_3基团在光氧化的硅油中氧化的过程中相互粘附。 （3）实验结果：使用此方法将硅油进行氧化，以及用于比较的硅胶，水玻璃和环氧树脂粘合剂彼此粘附。水玻璃的硅胶橡胶为1.9 [MPA]，水玻璃的2个[MPA]，环氧树脂的11个[MPA]，而用XE_2灯照射时间为60 [min]的硅油为18 [MPA]，这超过了这些值。用Zygo干涉仪观察表明，粘合剂层由于粘附而没有应力应变。此外，在达到温度（25-500°C）时从电炉中释放出粘合的样品后，然后对样品进行较重的测试，因此，该方法即使在500°C的加热后也达到了6.5 [MPA]

项目成果

Photochemical Adhesion of Fused Silica Optical Elements with No Adhesive Strain

无粘合应变的熔融石英光学元件的光化学粘合

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceeding of SPIE 6403
• 作者: Masataka Murahara;Takayuki Funatsu;Yoshiaki Okamoto
• 通讯作者: Yoshiaki Okamoto

光学ガラスレンズの設計・成型加工ノウハウ集

光学玻璃透镜设计和成型技术的集合

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Nagase;M.Nakamura;Y.Umakoshi;村原 正隆 他19名 (分担)
• 通讯作者: 村原 正隆 他19名 (分担)

Photochemical micro-pattern subsitution of functional groups for protein absorbance control

用于蛋白质吸光度控制的官能团的光化学微图案取代

• 发表时间: 2007
• 期刊: Mat. Res. Soc. Symp. Proc. (掲載決定) (掲載決定)
• 作者: Masataka Murahara;Yuji Sato
• 通讯作者: Yuji Sato