パルスプラズマ法による高分子表面の改質と活性種濃度の関係

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高分子表面に新たな機能の付与を目的とする表面改質の手法の一つにプラズマを用いる方法がある。プラズマ中には、電子、イオン、ラジカルといった活性種が存在する。このうち電子、イオンは、分子鎖の切断、エッチングなどの作用を高分子表面に行う。一方、ラジカルは、その高い反応性から高分子鎖に官能基が導入され、分子表面に新たな機能の付与できる。電子、イオン、ラジカルは、プラズマ中に必ず同時に含まれるため必ず官能基導入と共にエッチングが起きる。高分子表面の改質は、いかにして分子鎖の切断、エッチングなどの物理的作用をおさえ、ラジカルによる官能基導入を行うかが鍵となる。ラジカルは、電子、イオンに比べの、寿命が長いことが知られている。このラジカルの長寿命を利用しプラズマ中からラジカルを分ける手法の一つとしてパルスプラズマ法がある。これは、プラズマをパルス状にon, offする方法である。本研究は、パルス法を用いることにより、活性種からラジカルのみを分離し、この化学的活性種から高分子表面を化学反応させ、表面改質を行った。併せて、プラズマ中の活性種濃度のシミュレーションを行い、完成種濃度と表面改質の関係を考察した。本研究で得られた成果は以下の通りである。(1)プラズマ中の活性種濃度計算から、ラジカルは、電子・イオンに比べ長寿命である。(2)パルス法では、電子・イオンの作用が抑えられるため、通常のプラズマ法よりも、分子鎖の切断、エッチングの作用が少ない。(3)ラジカルが寄与する官能基の導入効果は、通常のプラズマ法と匹敵するか、より多くの効果が得られた。(4)高分子の種類により、(3)の効果の程度は異なることが分かった。