金属・樹脂複合材の接合機構解明に資するナノ特性計測

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射出成形された樹脂材と表面に微細テクスチャが修飾された金属材を直接接合させる成形接合において，接合に寄与する界面特性の評価手法の確立を目的としている．射出成形条件によって変化する界面の樹脂特性の局所的評価や，界面の微細形状の定量表現手法の開発を検討している．初年度にあたる2022年度は，まず研究に利用する樹脂材の選定とその材料における基本条件の探索を行った．汎用樹脂であるPP（ポリプロピレン）とエンプラであるPBT（ポリブチレンテレフタレート）を選定した．PBTに関してはこれまでの研究で多くの知見を蓄えているため，PPにおける基本的な射出成形条件の確立やその他の評価手法の確立を重点的に進めた．界面の微細形状の計測としては，接合させる前の金属表面の形状を各種顕微鏡で観察・計測することに加えて，接合させた後に金属のみを溶解させることで樹脂面を露出させ，樹脂の露出面に転写形成されている微細テクスチャの観察・計測手法の確立を進めた．PPにおいては，可視光が表面で適切に散乱しないため，直接微細構造を計測することは難しいが，表面にスパッタリングを施すことで容易に計測できる手法を確立した．また，金属表面の形状計測手法として，高周波電流による表皮効果を利用した計測手法を提案し，その計測手法の検討を開始した．界面における樹脂特性の局所評価としては，AFM（原子間力顕微鏡）を用いた樹脂表面のナノスケールでの機械特性（弾性率，硬度など）の評価を検討した．PBTにおけるナノスケールでの弾性率計測を複数種類のAFMを用いて行うことで，射出成形条件によってPBTが局所的に劣化している様子などを確認できた．