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ナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法、およびナノシートとポリマーとの複合薄膜

国内特許コード P100000418
整理番号 NI0800081
掲載日 2009年11月20日
出願番号 特願2009-032854
公開番号 特開2010-188549
登録番号 特許第5322101号
出願日 平成21年2月16日(2009.2.16)
公開日 平成22年9月2日(2010.9.2)
登録日 平成25年7月26日(2013.7.26)
発明者
  • 杉本 渉
  • 福田 勝利
  • 高須 芳雄
  • 木村 睦
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 ナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法、およびナノシートとポリマーとの複合薄膜
発明の概要

【課題】基材表面が親水性および疎水性のいずれであっても、自己組織化反応によってナノシートとポリマーとの複合薄膜を形成することのできるナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法、およびナノシートとポリマーとの複合薄膜を提供すること。
【解決手段】ナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法において、正電荷層を形成した後、正電荷層に自己組織化反応によって酸化ルテニウムナノシートを吸着させてナノシートとポリマーとの複合薄膜を形成する。その際、カチオン部(NH2+)、親水部(OH)および疎水部(-CH2-CH2-)を備えたPVA共重合体を用いる。
【選択図】図6

従来技術、競合技術の概要


剥離させたナノシートを用いた薄膜材料合成法としては、電気泳動法、LB法、静電的自己組織化法が主に用いられている。電気泳動による製膜は、原理的に導電性基板上のみに適用される手法であり、導電性を持たない基板上でのナノシート材料の創製は大幅に限定されている。LB法は、気液界面上に浮かんだナノシート薄膜層を基板に転写する手法であるため、適用対象が平滑な基板に限られることや製膜時間の観点から工業的に好ましくない。



これらに対して、静電的な相互作用を使用した静電的自己組織化法は、ナノシートが帯びた電荷と反対電荷を持つポリマーを先に基板に吸着させ、その後、ナノシートを吸着させる。このため、基板の導電性や形状に依存しないことから、薄膜から粉体まで適用範囲が広く、湿式合成を活かしたroll-to-rollでの材料合成が可能である点で工業的に優れた手法である(非特許文献1参照)。



かかる静電自己組織化反応を利用した成膜方法では、一般に、基材側に最初の対電荷層を吸着させる必要がある。その際、多くのナノシートがアニオン性および親水性を有するため、従来は、親水性を備えたカチオン性のポリマーを用いて、基材に親水性を付加する。

産業上の利用分野


本発明は、基材表面上の正電荷層に自己組織化反応によってアニオン性のナノシートを吸着させるナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法、およびナノシートとポリマーとの複合薄膜に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材表面上に両親媒性のカチオン性ポリマーからなる正電荷層を形成した後、
当該正電荷層に自己組織化反応によってアニオン性のナノシートを吸着させてナノシートとポリマーとの複合薄膜を形成するにあたって、
前記カチオン性ポリマーとして、カチオン部、親水部および疎水部を備えた共重合体ポリマーを用いることを特徴とするナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項2】
前記カチオン性ポリマーは、ポリビニルアミンとポリビニルアルコールとの共重合体であることを特徴とする請求項1に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項3】
前記ナノシートは、金属酸化物ナノシートであることを特徴とする請求項1または2に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項4】
前記金属酸化物ナノシートは、酸化ルテニウムナノシートであることを特徴とする請求項3に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項5】
前記酸化ルテニウムナノシートは、厚みが2nm以下であることを特徴とする請求項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項6】
前記酸化ルテニウムナノシートは、リチウム、ナトリウム、ルビジウムおよびセシウムからなる群から選ばれた1種乃至2種以上のアルカリと複合化された層状酸化ルテニウムから得られてなることを特徴とする請求項4または5に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項7】
前記ナノシートの表面上に、さらに正電荷層の形成と、当該正電荷層に対して自己組織化反応によるナノシートの吸着とを行ない、
前記複合薄膜として、複数層のナノシートが積層してなる積層膜を形成することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項8】
前記複合薄膜は、前記ナノシートが部分的に重なり合ってナノシート層の一層分が形成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項9】
前記基材表面は、疎水性表面であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項10】
前記基材表面は、プラスチックからなることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項11】
前記基材表面は、親水性表面であることを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項12】
前記複合薄膜は、可撓性を有していることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項13】
前記複合薄膜は、透光性を有することを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項14】
前記複合薄膜は、導電性を有することを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項15】
前記複合薄膜は、磁性を有することを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項16】
前記複合薄膜は、触媒活性を有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項17】
前記複合薄膜は、化学的および電気化学的な安定性を有することを特徴とする請求項1乃至16の何れか一項に記載のナノシートとポリマーとの複合薄膜の製造方法。

【請求項18】
請求項1乃至17の何れか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とするナノシートとポリマーとの複合薄膜
産業区分
  • 高分子化合物
  • 無機化合物
  • 塗料・接着剤
  • その他機械要素
  • 電線ケーブル
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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