JP2003282626A - 微小粒子固着被膜の形成方法 - Google Patents

微小粒子固着被膜の形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属等電導体の表面上に、目的とする有機材
料の微小粒子を極めて薄い膜状に接着、固定化させるた
めの技術を提供すること。 【解決手段】 電導体を電極とし、これに電場を印加し
て微小粒子を膜状に配列せしめた後、更にパルス的に電
場を印加せしめることを特徴とする電導体表面上での微
小粒子固着皮膜の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小粒子固着被膜
の形成方法に関し、更に詳細には、電極表面上に膜状に
配列された微小粒子を固着する微小粒子固着被膜の形成
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】純粋な金属表面は反応性が高いことが多
く、そのままの状態では、空気中の酸素により酸化され
て酸化皮膜が形成されたり、空気中に浮遊する各種成分
が付着し、汚れてしまうことがある。
【０００３】このような問題を解決するためには、適当
な物質で金属表面を被覆することが考えられ、一般的に
は、有機成分皮膜を形成する塗料等が使用されている。
【０００４】しかしながら、上記の塗料は、噴霧または
塗布あるいは浸漬することにより有機成分の皮膜を形成
するものであるが、塗布後の皮膜の厚みは不均一であっ
たり、あるいは極めて厚いものになってしまうという問
題があった。
【０００５】また塗料は、塗布後、塗布物上で反応し、
皮膜を形成するものであるため、その成分は限られてお
り、希望の有機材料で金属を被覆できるというものでは
なかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
おいてなされたものであり、金属等の電導体の表面上
に、目的とする有機材料の微小粒子を極めて薄い膜状に
接着、固定化させるための技術の提供をその課題とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を行った結果、微小粒子を電極表
面上で膜状に配列させた後、これにパルス的な電場を印
加することにより、膜状に配列した微小粒子同士が固着
され、微小粒子の固着被膜が得られることを見出し、本
発明を完成した。
【０００８】すなわち本発明は、電導体を電極とし、こ
れに電場を印加して微小粒子を膜状に配列せしめた後、
更にパルス的に電場を印加せしめることを特徴とする電
導体表面上での微小粒子固着皮膜の形成方法を提供する
ものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の微小粒子固着皮膜は、ま
ず、電導体を電極とし、この上で微小粒子を膜状に配列
し、次いで、この状態の微小粒子にパルス的な電場を印
加することにより形成される。
【００１０】本発明において、固着皮膜を形成する微小
粒子としては、種々の電荷を有する粒子が挙げられる
が、その形状が均一な形状の、ほぼ１０ｎｍから数ｍｍ
の範囲の粒径を有する粒子が好ましい。ここで、「均一
な形状」とは、使用される粒子が配列されたときに規則
的な構造体となる形状であることを意味し、特にその形
状が制限されるものではないが、大きさや形状が揃って
いることが重要であり、球状や、棒状、板状等の粒子が
使用される。また、この微小粒子の材質については、特
に制約はないが、有機物微小粒子が使用され、例えば、
ポリスチレンラテックス粒子、ポリアクリレート粒子、
ポリメチルメタクリレート粒子、ポリウレタン粒子等の
高分子樹脂粒子が好ましい。
【００１１】また、上記微小粒子固着皮膜が形成される
電導体としては、電極として用いることができるもので
あれば特に制約はなく、白金、金、銀、銅、鉄、マンガ
ン、モリブデン、亜鉛等の金属やそれらの合金あるいは
各種の導電性プラスチック等が用いられる。この電導体
を電極とする場合の電極間の距離については特に制約は
なく、０.１から５００ｍｍ程度とすればよい。
【００１２】本発明の微小粒子固着皮膜の形成に当たっ
ては、上記微小粒子を電極である電導体上で膜状に配列
させることが必要であるが、微小粒子を配列させるため
の方法については特に制約はない。しかしながら、簡単
に微小粒子を配列させる手段としては、２枚の電極を有
するセル中に、水もしくは他の水溶性物質を含有した分
散媒に分散させた微小粒子を入れ、ここに交流ないし直
流の電場を印加する方法が挙げられる。
【００１３】微小粒子を膜状に配列するために必要な電
場は、交流の場合は、０.５から１０００Ｖｒｍｓ程度
であり、直流の場合は、０.５から３Ｖ程度である。ま
た、電場の印加時間は、共に、２から５分程度である。
なお、この電場の印加において、交流を用いた場合の方
が膜状配列が広く大きなため好ましい。
【００１４】上記のようにして電導体上に膜状に配列さ
れた微小粒子は、次にパルス的な電場の印加により固着
される。微粒子の固着のために印可される電場は、直流
によるパルス的なものであることが好ましい。例えば、
このパルス電場として、３から１０００Ｖ程度の直流電
圧を、例えば、３×１０-6から５秒程度の短時間、０.
１から１回／秒程度の間隔で印可させればよい。
【００１５】かくすることにより、電導体上に微小粒子
固着皮膜が形成される。この微小粒子固着皮膜は、電導
体上に強固に固着したものであるため、電極である電導
体を、例えば高分子の微小粒子で被覆することができ、
電導体に新たな性質を付与することができる。例えば、
金属に疎水性表面を付与することができる。
【００１６】また、金属上に規則的に規則的にコロイド
粒子を配列させ、これを固着させることにより、オパー
ルのような輝きを放つ皮膜を形成することができ（遊色
現象）、特徴のある金属表面外観を得ることができる。
【００１７】
【実施例】次に実施例および参考例を挙げ、本発明を更
に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約
されるものではない。
【００１８】参 考 例 １ 観察用セルの作製：電場印加のために、図１に示す装置
を作成した。また、観察用セルは、図２に模式的に示す
ように、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）製の透明電極をス
ライドグラスに取り付け、この透明電極を内側にし、電
極に配線を行ったものであり、中に試料を充填した後、
密閉できるようになっている。また、電場印加下での粒
子の挙動は微分干渉光学顕微鏡により観察した。
【００１９】実 施 例 １ 交流電場を用いる固着皮膜の形成：直径が５μｍのポリ
スチレンラテックス（Duke Scientific Corporation社
製；以下、「ＰＳＬ」という）を、蒸留水中に０.５ｗ
ｔ％で加えて懸濁液とし、これを参考例１の観察用セル
中に充填した。この観察用セルに、３Ｖｒｍｓ、１ｋＨ
ｚの交流電場を２分間印加したところ、ＰＳＬは膜状に
配列した。
【００２０】次いで、３Ｖｒｍｓ、１ｋＨｚの交流電場
を印加した状態で、更に３〜５Ｖのパルス的なバイアス
電圧（直流）を印加した。このパルス的なバイアス電圧
は、１秒間隔で５回印加した。この結果、膜状に配列し
たＰＳＬは、観察用セルの電極面に固着した（図３）。
この固着皮膜は、電場を印加しない状態にしても、ま
た、逆の電場を印加しても変化はなく、更に、蒸留水を
除去しても、蒸留水をかけても壊れるものでなかった。
【００２１】実 施 例 ２ 直流電場を用いる固着被膜の形成：直径が５μｍのＰＳ
Ｌを、蒸留水中に０.５ｗｔ％で加えて懸濁液とし、こ
れを参考例１の観察用セル中に充填した。この観察用セ
ルに、３Ｖの直流電場を２分間印加したところ、ＰＳＬ
は＋電極側に膜状に配列した。
【００２２】次いで、上記観察セルに、単独で３〜５Ｖ
のパルス電圧（パルス時間１ｓｅｃ；パルス間隔１ｓｅ
ｃ）を５回印加した。この結果、膜状に配列したＰＳＬ
は、観察用セルの電極面に固着した。この固着皮膜は、
電場を印加しない状態にしても、また、逆の電場を印加
しても変化はなく、更に、蒸留水を除去しても、蒸留水
で洗浄しても剥がれないものであった。
【００２３】実 施 例 ３ 固着皮膜のＡＦＭ観察：直径が１５５ｎｍのＰＳＬ（Du
ke Scientific Corporation社製）を、蒸留水中に０.５
ｗｔ％で加えて懸濁液とし、これを参考例１の観察用セ
ル中に充填した。この観察用セルに、３Ｖの直流電場を
５分間印加し、その後合わせて３〜５Ｖの直流パルス
（パルス時間１ｓｅｃ；パルス間隔１ｓｅｃ）を２０回
印加した。
【００２４】観察用セル中から水を除去し、＋電極側に
膜状に固着したＰＳＬを、原子間力顕微鏡（Atomic For
ce Microscopy；ＡＦＭ）（セイコー電子工業株式会社
製）で観察した。この結果、電極上の吸着膜は、１層な
いし６層の厚みを持つものであることが確認された。
【００２５】実 施 例 ４ 固着皮膜の接触角測定：直径が２μｍのＰＳＬを用い、
実施例１に従って固着皮膜を形成した。次いで、この固
着皮膜の水との接触角をコンタクト−アングルメーター
Ｃ-Ａ型（協和界面化学（株）製）を用いて測定したと
ころ、６５°であった。これに対し、同じＰＳＬを用
い、移流集積法により形成した吸着膜は、外観的には上
記固着皮膜と極めて類似していたが、形成される膜形状
が異なるため、その接触角は、０°と大きく異なってい
た。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、電導体上
に微小粒子の膜を形成することができる。そして、この
微小粒子皮膜は、電導体表面を撥水加工したり、表面の
導電性を低下させる等の表面改質技術として利用するこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電場印加装置のブロック図
【図２】 実施例で使用する観察用セルの模式図
【図３】 固着した微小粒子の光学顕微鏡写真（倍率４
００倍）
【符号の説明】
１ … … スライドグラス ２ … … ＩＴＯ膜 ３ … … 顕微鏡 以 上
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 浩之 宮城県仙台市青葉区三条町11−27 (72)発明者 織田 政紀 埼玉県さいたま市別所１−20−５ 鹿島荘 105号 (72)発明者 塚本 晋也 石川県松任市千代野西６−９−10 (72)発明者 酒井 俊郎 長野県伊那市西春近5103 (72)発明者 山口 有朋 神奈川県横浜市青葉区桂台２−12−32 (72)発明者 酒井 秀樹 神奈川県鎌倉市玉縄２−17−30 (72)発明者 桃澤 信幸 千葉県流山市江戸川台西４−191 Ｆターム(参考） 5F044 EE06 EE08 EE21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電導体を電極とし、これに電場を印加し
    て微小粒子を膜状に配列せしめた後、更にパルス的に電
    場を印加せしめることを特徴とする電導体表面上での微
    小粒子固着皮膜の形成方法。
  2. 【請求項２】 交流電場を印加することにより微小粒子
    を電極表面上に膜状に配列せしめるものである請求項第
    １項記載の微小粒子固着皮膜の形成方法。
  3. 【請求項３】 パルス的に印加される電場が、直流電圧
    により得られる電場である請求項第１項または第２項記
    載の微小粒子固着皮膜の形成方法。
  4. 【請求項４】 微小粒子がポリスチレン微小粒子である
    請求項第１項ないし第３項の何れかの項記載の微小粒子
    固着皮膜の形成方法。
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