게시 및 게시 날짜 : 2018/03/19

특수 폴리머 박막 (중합체 바카라 규칙시)을 실온, 대기 및 넓은 지역에서 형성 할 수있는 기술 개발 된 기술

다양한 기판의 표면에서 예상한 개선-

포인트

  • 중합 개시 층을 쉽게 형성 할 수 있으므로 중합체 바카라 규칙시라는 특수 구조로 중합체 박막을 쉽게 제조 할 수 있습니다
  • 폴리머 바카라 규칙시는 개발 된 중합 개시 층을 사용하여 실온 및 대기 공기의 넓은 영역에 제조되었으며, 친수성 및 쉬운 도금 특성이 확인되었습니다
  • 다양한 기질 표면의 기능을 향상시킬 것으로 예상됩니다 (친수성, 안티 포, 안티 포, 낮은 마찰, 자극 반응 등)


요약

National Research and Development Corporation, 바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 의장] (이하 "AIST")구조 재료 연구 부서[연구 부서 이사 Tazawa Masato] 재료 표면 인터페이스 그룹 연구원 Sato Tomoya, Urata Chihiro, Hozumi Atsushi의 최고 연구원 인 Hozumi Atsushi는 특수 구조 폴리머 박막 (중합체 바카라 규칙시)를 제조하는 데 중요한 역할을합니다중합 개시 층를 허용하는 기술을 개발했습니다 실온, 대기 및 넓은 지역에서 쉽게 형성됩니다

기판 표면에서 직접 연장되는 중합체 바카라 규칙시는 중합체가 기판에 직접 결합되고 중합체가 바카라 규칙시처럼 확장되고 탁월한 내구성, 안정성 및 전통적인 중합체에서 발견되지 않은 독특한 표면적 인 물질이되는 특수 구조를 갖는다 중합체 바카라 규칙시의 제조에서, 중합 개시 층이 필요하며, 이는 중합체 형성의 출발점이며, 넓은 영역에서 중합 개시 층을 쉽게 형성하는 방법이 필요하다

이번에 개발 된 기술에서중합 초기 그룹Organosilane(Trevkoxysilane) 및Tetraalkoxysilane와 혼합 된 코팅 액체를 적용하여 단순히 형성 될 수있다 특별한 전처리 및 건조가없는 다양한 기질에 실온과 대기 공기로 형성 될 수 있기 때문에스프레이 방법와 같은 일반 목적 코팅 기술 그리고 그라비아 인쇄를 사용할 수 있으므로 해당 영역을 쉽게 늘릴 수 있습니다 또한 실리콘 기판뿐만 아니라 비화 내성 플라스틱 기판에도 사용할 수 있습니다 또한 AIST의 독특한 간단한 중합체 바카라 규칙시 합성 방법 (바카라 규칙시 코팅 방법 (페인트 온법률))와 결합 할 때, 실용적인 기판 크기가 A4 이상인 중합체 바카라 규칙시는 이전에 어려웠으며 실온 및 대기 공기로 제작 될 수 있습니다 이번에 개발 된 기술은 다양한 기판 표면의 기능을 향상시키고 도금을 위해 언더 레이어를 제조하기 위해 적용될 것으로 예상됩니다

이번에 개발 된 중합 개시 층의 요약 다이어그램 및 폴리머 바카라 규칙시
개발 된 중합 개시 층 및 획득 할 수있는 중합체 바카라 규칙시에 대한 정보


개발의 사회적 배경

다양한 기질 표면에 친수성 및 물 회전성과 같은 기능을 전하기 위해, 중합체 물질이 용매에 용해되고, 페인트로 바뀌고, 기질 표면에 적용되는 방법은 일반적인 표면 처리 방법으로 널리 사용된다 그러나, 중합체 및 기질은 직접 결합되지 않기 때문에, 중합체는 쉽게 벗겨지고 안정성이 부족하다 한편, 중합체와 기판이 직접 결합되기 때문에 바카라 규칙시처럼 기판 표면으로부터 폴리머 바카라 규칙시가 바카라 규칙시처럼 기판 표면으로부터 확장되는 중합체 바카라 규칙시는 내구성과 안정성이 우수하다 또한, 중합체 바카라 규칙시의 3 차원 구조로 인해, 이는 다양한 표면 특성 (액체 회전제, 낮은 마찰, 낮은 생체 분자 접착력, 자극 응답 성, 나노 물질 및 접착 사이의 응집 방지)을 갖고, 차세대 중합체 중합체로서 학업 및 산업적 관점에서 관심을 끌고있다

중합체 바카라 규칙시는 1) 중합 개시 층의 형성 및 2) 중합 개시 층으로 시작합니다모노머현재까지 폴리머 바카라 규칙시를 제조하고 새로운 기능을 검색하는 방법에 대한 수많은 연구가 수행되었습니다 그러나, 중합 개시 층의 연구 사례는 거의 없으며, 오늘날 초기 연구의 방법이 여전히 사용되고 있기 때문에 온도 및 습도의 정밀한 제어, 유기 용매로의 희석 및 밀봉 가능한 반응기의 사용이 필요하며, 이는 중합체 바카라 규칙시가 더 커지는 것을 방지하는 주요 요인이었다 따라서, 중합 개시 층을 실온, 대기 또는 넓은 영역에서 쉽게 형성 할 수있는 방법이 필요했다

연구 기록

AIST의 구조 재료 연구 부서,SOL-GEL 메소드를 사용하여 대규모 지역 및 대량 생산에 적합한 다양한 표면 변형 기술을 개발하고 있습니다 이전에, 우리는 일반적인 수비 처리 제인 알킬 트리알 콕스 실란, 유리 원료 인 테트라 알코 옥시 실란, 다양한 기질에 대한 다양한 기질에 혼합 및 제조하고, 실내 온도 및 대기 공기에서 우수한 투명성 및 액체 repellency를 갖는 유기-구체 하이브리드 필름을 제조하여, 350 ° C (350 ° C)의 내열성을 개선함으로써 만들어진 액체를 코팅하는 방법을 개발 하였다AIST : 우수한 라이트닝,AIST : 투명한 오일 온라인 바카라 사이트의 내열성을)

2014 년, 폴리머를 사용한 표면 처리 기술로서 실온과 넓은 영역에서 폴리머 바카라 규칙시를 제조하는 AIST의 고유 한 방법 (페인트 온방법)가 개발되었지만, 유기 실란 증기 및 화학 반응을 사용하여 필름의 형성, 유기 용매와의 희석 및 반응 용기를 사용한 희석을 결합한 종래의 기술을 사용하여 중합 개시 층의 형성이 필수적이었다 따라서, 실용적인 기판에 배치하려면, 중합 개시 층을 넓은 영역과 대기에서 형성 할 수있는 기술을 개발해야했다

이번에는 이러한 기본 기술을 기반으로 폴리머 바카라 규칙시를 제조하는 데 중요한 중합 개시 층을 실온, 대기 및 졸-겔 방법을 사용하여 넓은 영역에서 쉽게 형성 할 수있는 기술을 개발하기 위해 노력해 왔습니다

또한, 일부 개발은 과학 연구 프로젝트에 대한 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 보조금 보조금 "표준으로 생물 다양성을 가진 혁신적인 재료 기술 (문제 번호 : 24120005)에 의해 지원되었습니다"(2012-2016)

연구 컨텐츠

이번에 개발 된 기술에서, 먼저, Tetraalkoxysilane과 중합 초기 그룹과 시험 콕스 실란을 혼합하여 코팅 용액을 준비합니다 이때, 적절한 유기 실란은 균일 한 코팅 액체를 얻기 위해 사용될 수있다 다음으로, 수득 된 코팅 액체가 다양한 기판에 적용되고 실온에서 건조 될 때, 투명하고 부드러운 중합 개시 층이 형성 될 수있다 (도 1 (a)) 중합 개시 층을 형성 할 때는 진공 또는 밀봉 된 환경과 같은 특수 환경이 필요하지 않으므로 일반 목적 코팅 방법 (스프레이 방법,스핀 코트 방법,딥 코팅 방법등)를 사용할 수 있으며 중합 개시 층을 형성하는 기판 영역에는 제한이 없습니다 예를 들어,Gravure Coater를 사용하여 중합 개시 층이 폴리에틸렌 테레프탈 레이트 (PET)와 같은 플라스틱 필름에 첨가됩니다Roll-to-Roll시스템 코팅로 지속적으로 형성 될 수 있습니다 (그림 1 (b), (c))

(a) 이번에 개발 된 중합 개시 층을 형성하기위한 기술의 개요 다이어그램, (b) 중합 개시 층이 형성된 중합 개시 층을 갖는 다양한 기판, (c) 롤-롤 코팅에 의해 형성된 중합 개시 층을 갖는 PET 롤의 사진
그림 1 (a) 이번에 개발 된 중합 개시 층을 형성하기위한 기술의 개요, (b) 중합 개시 층이 형성된 다양한 기판,
(c)Roll-to-Roll방법 코팅에 의해 형성된 중합 개시 층을 갖는 PET 필름 (40 cm x 100m)의 롤

이번에 개발 된 중합 개시 층은 기존 방법에 의해 형성된 중합 개시 층과 마찬가지로 중합체 바카라 규칙시를 제조하는 일반적인 방법입니다원자 전달 라디칼 중합 방법12841_12978페인트 온DMAEMA 폴리머 바카라 규칙시는 방법에 의해 중합에 의해 제조되었다

그림 2 (b)는Roll-to-Roll이것은 코팅에 의해 A4 크기의 PET 필름에 형성된 중합 개시 층의 모양이며, DMAEMA 폴리머 바카라 규칙시가 그에 따라 제조된다 미세한 관찰로부터, 이들 중합체 바카라 규칙쉬의 중합체는 중합 개시 층의 표면으로부터 균일하게 연장된다부드러움높았다 (거칠기 평균 제곱:rrms<10 nm) 또한, 중합체 바카라 규칙시의 필름 두께는 중합 반응 시간에 따라 최대 60 nm까지 제어 될 수있다 이번에 개발 된 기술을 사용하여 형성된 중합 개시 층은 종래의 방법에 의해 형성된 것과 동등한 속도로 필름 두께를 증가시켰다 또한, 소수성 중합 개시 개시 층 (워터 드롭 접촉각: 88 °)는 약한 친수성이되었습니다 (물 강하 접촉각 : 46 °) 또한, PET 필름의 투명성은 중합 개시 층의 형성 및 중합체 바카라 규칙시의 제조 후에도 유지되었다 PET 필름 외에도, 중합 개시 층은 실리콘, 유리, 폴리 카보네이트 및 금속 (구리)과 같은 다양한 기질상에서 형성 될 수있다페인트 온중합체 바카라 규칙시는이 방법을 사용하여 만들어졌습니다

(a) 이번에 사용 된 단량체의 구조적 공식과 이번에 개발 된 중합체 바카라 규칙시 제조 기술의 개요 다이어그램 (b) 페인트 온 방법을 사용하여 DMAEMA 폴리머 바카라 규칙시의 제조 전후에 PET 필름 외관, 투명성 및 물 강하 접촉각
그림 2 (a) 이번에 사용 된 단량체의 구조적 공식과 이번에는 폴리머 바카라 규칙시 제조 기술의 개요가 개발되었습니다
(b)페인트 온PET 필름 외관, 투명성 및 수중 드롭 접촉각은 방법에 의한 DMAEMA 폴리머 바카라 규칙시 제조 전후에 접촉 각도

DMAEMA 폴리머 바카라 규칙시 표면의 금속 촉매를 흡착 한 후, 전기 구리 도금을 환원제로서 포름 알데히드를 사용하여 수행 하였다 무화과 3은 전기 도금 후 A4 크기 PET 필름의 구조, 외관, 구부러진 상태, 광학 및 전자 현미경 이미지를 보여준다 중합체 바카라 규칙시가 제조 된 기판의 전체 표면에 구리 도금 층이 형성되었고, 중합체 바카라 규칙시 표면 및 구리 도금 층은 서로 단단히 부착되었고, 굽힘 시험 후에도 도금 층은 껍질을 벗기지 않았다 접착력과 균일 성을 개선해야하지만 중합체 바카라 규칙시의 응용 중 하나 일 것으로 예상 될 수 있습니다

애완 동물 필름의 중합체 바카라 규칙시에 전기 구리 도금의 그림 및 사진
그림 3 PET 필름의 중합체 바카라 규칙시에 전기 전기 구리 도금
(a) 구조, (b) 외관, (c) 구부러진 상태, (d) 표면의 광학 및 전자 현미경 이미지

이번에 개발 된 중합체 바카라 규칙시를위한 중합 개시 층을 형성하는 기술은 기판에 특별한 전처리가 필요하지 않으며, 유리, 금속 및 플라스틱과 같은 일반적인 기판을 사용하여 실온과 대기에서 형성 될 수 있으며, 질량 생산에 탁월합니다 또한,페인트 온방법, 넓은 면적 중합체 바카라 규칙시는 실온과 대기에서 쉽게 제작 될 수 있습니다 이전에 특별한 실험 장비, 반응 조건 및 합성 기술이 필요한 중합체 바카라 규칙시가 쉽게 만들 수 있기 때문에, 중합체 바카라 규칙시의 산업 응용이 가속화 될 것으로 예상된다

미래 계획

앞으로, 우리는 적용 할 수있는 기판 및 단량체의 수를 늘릴뿐만 아니라 코팅 액체를 조정하고 건조 방법을 최적화 할 때 재료의 비율을 조정하는 것과 같은 개별 공정을 개선하고 최적화 할 것입니다 또한, 우리는 중합체 바카라 규칙시의 안정성을 점검하고, 다양한 표면 기능을 개선하며, 질량 생산에 적합한 코팅 방법을 고려하여 폴리머 바카라 규칙시를 산업화하는 것을 목표로합니다



터미널 설명

◆ 중합체 바카라 규칙시
중합체 (분자 사슬을 갖는 거대 분자)가 기질 표면에 고정 된 구조 고정화 밀도가 매우 높을 때, 기질 및 폴리머는 헤어 바카라 규칙시와 같은 구조를 가질 것이다[참조로 돌아 가기]
◆ 중합 개시 층, 중합 개시 그룹
중합은 반복 단위의 다수의 소분자 (단량체)가 결합에 의해 연결되어 중합체의 형성을 초래하는 반응을 지칭한다 중합 개시 층은 중합 반응의 출발점으로서 작용하는 박막 층이다 중합 개시 그룹은 중합 반응의 출발점으로서 작용하는 기능적 그룹이다[참조로 돌아 가기]
◆ Organosilane
r1-si (또는2)3등으로 표현 된 화합물 그룹 (r1알킬 그룹, R2는 알킬 그룹입니다) -SI-OR2그룹은 유리 또는 세라믹 표면에 단단히 부착 된 실라놀 그룹 (-SI-OH)으로 가수 분해됩니다 주로 유기형 하이브리드의 원료로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Tetraalkoxysilane
si (또는)4(R은 알킬 그룹입니다) 가수 분해 및 응축 중합 단독은 실리카 (SIO2)[참조로 돌아 가기]
◆ 스프레이 방법
스프레이로부터 기판에 용액을 스프레이하여 코팅 필름이 형성되는 기술[참조로 돌아 가기]
◆ 바카라 규칙시 코팅 방법 (페인트 온법률)
2014 년 AIST가 개발 한 중합체 바카라 규칙시 합성 방법 바카라 규칙시로 중합 개시 층의 표면에 최적화 된 조성물을 갖는 솔루션을 적용함으로써, 중합체 바카라 규칙시는 대기에서 생성 될 수있다
g J Dunderdale, C Urata, DF Miranda, Atsushi Hozumi,ACS Appl 마트 인터페이스, 6, 11864 (2014)
특허 : WO 2015163383[참조로 돌아 가기]
◆ 단량체
중합 될 수있는 소분자의 일반적인 용어 폴리머는 여러 번 서로 연결하여 형성됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Sol-Gel Method
저온 및 정상 압력에서 용액으로부터 유리, 세라믹 및 유기 조직 하이브리드를 합성하는 방법 이번에는 유기 실란 (용액) 및 테트라 알코 옥시 실란 (용액)이 코팅 필름 (고체)을 얻기 위해 원료로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 스핀 코트 방법
용액이 기판에 적용되고 기판이 고속으로 회전하여 코팅 필름을 형성하는 기술[참조로 돌아 가기]
◆ 딥 코팅 방법
기판이 용액에 담그고 코팅 필름을 형성하는 기술[참조로 돌아 가기]
◆ Gravure Coater
표면에 불균일 한 패턴을 갖는 코팅 롤에 코팅 액체를 고정하고이를 코팅 필름을 형성하기 위해 기판으로 전달하는 장치 대규모 지역 롤 필름 등의 지속적인 처리가 가능합니다[참조로 돌아 가기]
Roll-to-Roll시스템 코팅
기능성 박막으로 코팅 된 필름을 효율적으로 대량 생산하는 기술Roll-to-Roll방법을 적용하고 대량 생산 된 기능적 박막 생산 및 비용 감소를 예상 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 원자 전달 라디칼 중합 방법
정밀 중합 방법 중 하나 균일 한 분자량을 갖는 중합체의 합성을 허용하는 방법 작은 전이 금속은 주로 촉매로 사용됩니다 반응은 대기에서 산소에 의해 억제된다[참조로 돌아 가기]
◆ 부드러움
평평한 표면을 나타내는 특성 부드러움이 높을수록 표면이 더 균일합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 평균 정사각형 거칠기
표면 부드러움을 나타내는 지표 중 하나 이며이 값이 작을수록 표면이 더 부드럽습니다 이번에 개발 된 코팅 필름의 평균 정사각형 거칠기 (1 nm 미만)는 실리콘 웨이퍼의 표면의 평활성에 해당한다[참조로 돌아 가기]
◆ 워터 드롭 접촉각
평평한 단단한 표면에 물이 남아 있으면 일정한 모양으로 남아있는 물방울이 생길 수 있습니다 이 물 액적과 고체 표면 사이의 접촉시 각도 (그림)θ)를 물 강하 접촉각이라고합니다 표면 습윤성 (친수성, 물 회피 등)을 평가하는 데 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
설명 다이 접촉각의 설명 다이어그램


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