アルダー相転移を伴うコロイド結晶薄膜の成膜メカニズム解明と連続成膜プロセス
【研究キーワード】
コロイド結晶 / アルダー相転移 / マイクログラビア塗工 / R-to-R連続成膜 / ブラッグ回折 / FDTD計算 / R-to-R塗工 / Dipコーティング / 塗布乾燥 / 単分散粒子 / 構造色 / 濡れ性 / 自己集積 / 濃縮結晶化 / 連続成膜
【研究成果の概要】
本研究はコロイド懸濁液が濃縮結晶化するメカニズムの解明、成膜速度の高速化の可能性、そして濃縮結晶化による連続成膜の検証の３課題を設定している。
①2020年度に科研費で設計した自作の成膜装置を稼働させることで温湿度が制御下での濃縮結晶化が可能となった。湿度の影響が成膜過程に大きく影響することが分かった。オイル被覆法の縦型成膜プロセスを温湿度が制御された環境で実施し、引上げ速度と膜厚の関係を再検討した。Dipコーティングの成膜理論におけるEvaporationモデルに類似している。また、東工大の研究分担者による有限差分時間領域（FDTD）計算によるコロイド結晶のスペクトルシミュレーションにより、膜厚と反射スペクトルの関係が明らかとなった。この計算結果よりブラッグ回折ピークの解析が進み、ピーク半値幅（FWHM）及びピーク反射率と最密充填コロイド粒子層の積層数による変化が分かるようになった。このFDTDの計算値を理論値として、実際のコロイド結晶薄膜の測定値との比較により、これまで難しかったコロイド結晶の結晶性を評価することが可能になった。
②エタノール系シリカ懸濁液を調整し、基板の親水処理無しで成膜可能であること及びバーコータによる高速塗工の成膜出来ることが分かった。なお、水平型のバーコータータイプの成膜装置では一定の速度以上ではコロイド結晶薄膜の結晶性に影響が無いことも分かった。Dipコーティングモデルでは速度が速い場合、Landau-Levichモデルに従うことが報告されている。エタノール懸濁液の高速成膜についてこのモデルが適用できるか検証の為、装置改造や懸濁液調整（シリカ粒子分散液）を行った。
③2021年の10月に導入したR-to-R成膜装置のマイクログラビア塗工の立ち上げ作業も完了できた。この連続成膜には基板の親水処理が不要な②の研究結果で最適化された懸濁液を使用する。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 久保 祥一 | 東京工業大学 | 科学技術創成研究院 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 打越 哲郎 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 機能性材料研究拠点 | グループリーダー | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)