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Mar 10, 2023

プラズマ処理を施すことで強力な密着力を実現

I ricercatori dell’Università di Osaka hanno incollato il polimero al vetro,

大阪大学の研究者は、接着剤ではなく界面化学を使用してポリマーをガラスや金属に接着し、食品生産や医療での使用の可能性への扉を開く

大阪大学

画像: (a) PTFE/PDMS/Cu、(b) PTFE/PDMS/SUS430、および (c) PTFE/PDMS/ガラスの 3 層アセンブリの写真。 ＰＴＦＥまたはＰＤＭＳシートを引っ張ったり振ったりしたとき、ＰＴＦＥ／ＰＤＭＳ、ＰＤＭＳ／Ｃｕ、ＰＤＭＳ／ＳＵＳ４３０、ＰＤＭＳ／ガラスの界面での剥離は発生しなかった。 これは、PJ 処理された PDMS が、フルオロポリマーを他の種類の材料に接着するための強力な接着剤の代替として使用できることを示しています。もっと見る

提供：大阪大学

大阪 -プラスチックを含むポリマーは現代の生活に欠かせないものです。 軽量で強度があり、反応性が低いため、さまざまなテクノロジーがこれらに依存しています。 ただし、ほとんどのポリマーは他の材料に自然に接着しないため、他の材料に接着するには接着剤または腐食性の化学処理が必要です。 これは、汚染を何としてでも回避しなければならない食品や医療などの分野で問題になります。

工業用ポリマー接着剤を製造するクリーンな方法が緊急に必要とされています。 今、大阪大学のチームがまさにそれを達成しました。 彼らは、加硫ゴムとプラスチック PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) を相互に、または他の材料に接着できる一連のプラズマ処理を開発しました。 Scientific Reports の研究で説明されているように、この方法はポリマーの表面化学を活性化します。

「200度のヘリウムプラズマをPTFEにスプレーすると、PTFEは未加硫のゴムに付着する可能性があります。これは私たちの研究室で以前に開発した技術です」と、研究主任著者の大久保祐司氏は言う。 「しかし、加硫ゴムにはさらに大きな課題があります。私たちの最新の研究では、加硫シリコーンゴム用に新しいプラズマ処理をカスタマイズし、初めて PTFE に強力に接着できるようにしました。」

問題のシリコーンは、よく知られた樹脂である PDMS (ポリジメチルシロキサン) でした。 PTFE 接着における重要な進歩は熱支援プラズマ処理でしたが、PDMS のコツは、小さな穴に窒素/空気プラズマを強制的に通すことにより、表面にプラズマ ジェットを衝突させることです。 ジェットは表面のシリコンと炭素の結合を破壊し、それらをシラノール (Si-OH) に変換します。

これらのシラノール基は元のシリコーン表面よりも反応性が高いため、PTFE と結合できます。 高圧下では、シラノールと処理された PTFE 上の酸素含有官能基の間に水素結合が形成されます。 接着剤を使用しない場合でも、強力な共有結合 (CO-Si、C は PTFE に由来し、Si はシリコーンに由来する) により 2 つのポリマーがさらに縫い合わされます。

2つの素材を融合することで、PTFEの耐薬品性、防汚性、滑り性、シリコーンの弾力性というそれぞれの利点を享受できます。 透明性が必要な場合は、不透明 PTFE を PFA (パーフルオロアルコキシ アルカン) に置き換えることもできます。 それだけではありません。PDMS の裏側もプラズマジェットされると、銅やガラスにさえ接着することができます。 非常に強力な両面テープのように、この 3 層サンドイッチにより、フッ素ポリマーが他の有用な素材にきれいに接着できます。

「PDMS は、マイクロ流体チップなどの医療分野で広く使用されています」と共著者の遠藤勝良氏は説明します。 「接着剤を使用しない接着により、PTFE と PDMS の両方を医療および食品技術でより汎用性の高いものにすることで、大きな利点が得られる可能性があります。揮発性化学物質が不要であることと合わせて、私たちの方法がハイテク分野のポリマーの視野を広げることを期待しています。」 」

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記事「熱支援プラズマ処理フッ素ポリマー (PTFE、PFA) とプラズマジェット処理ポリジメチルシロキサン (PDMS) 間の接着剤を使用しない接着とその応用」が、DOI: https://doi の Scientific Reports に掲載されました。 org/10.1038/s41598-018-36469-y。

大阪大学について

大阪大学は、日本の七帝国大学の一つとして 1931 年に設立され、現在では日本有数の総合大学の一つに成長しました。 同大学は現在、ロイター2015年トップ100革新大学および2017年ネイチャー・インデックス・イノベーションによれば、日本で最も革新的な大学、そして世界で最も革新的な機関の一つとしての地位を確立し、オープン・リサーチ革命に乗り出している。経済的影響をもたらす有用な技術の創出を通じた基礎研究は、その幅広い専門分野から生まれています。

ウェブサイト：https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/top

科学レポート

10.1038/s41598-018-36469-y

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