JP2008260667A - 酸化チタン薄膜の製造方法及び酸化チタン薄膜を有する樹脂製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化チタン薄膜の製造方法は、液相レーザーアブレーションによりアナターゼ型の酸化チタンの微粒子を含む酸化チタン水溶液を作製する微粒子作製工程と、ルチル型の酸化チタン層に紫外線を照射する照射工程と、酸化チタン層上にアナターゼ型の酸化チタンの微粒子及び水を含む酸化チタン水溶液を塗布する塗布工程と、酸化チタン水溶液の水を蒸発させて乾燥する乾燥工程とを備えている。
【選択図】図2
Description
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による樹脂製品の断面図である。
次に、上述した酸化チタン薄膜の製造方法について説明する。図2は、酸化チタン薄膜の製造工程図である。図3〜図5は、酸化チタン薄膜の各製造工程を説明するための概略図である。
以下、上述した結晶性の低い酸化チタン層よりも反応性の低い、即ち、光触媒としての作用が低いルチル型の酸化チタン層の親水性を調べるために行った第1実験について説明する。まず、本発明に対応した実施例1〜5及び実施例と比較するために作製した比較例1について説明する。
まず、実施例1では、Hg−Xeランプによってルチル型の酸化チタン層へ、約5.0Wの光照射強度を有する紫外線を集光レンズで集光して約30分間照射した(照射工程に相当)。尚、集光レンズは集光距離が約25cmのものを採用し、酸化チタン層から約25cmの位置に配置した。また、酸化チタン層の表面は、紫外線を照射する前に、親水性への影響が大きい表面の平滑性を高めるために、約0.3μmの平均粒径を有するアルミナ(Al2O3)によって研磨した。次に、紫外線が照射されたルチル型の酸化チタン層上へ蒸留水をマイクロピペットにより約50μl滴下して、酸化チタン層上に塗布した(滴下工程に相当)。実施例1における酸化チタン層上の蒸留水の状態を、図6に示す。
実施例2では、Hg−Xeランプによる酸化チタン層への紫外線の照射時間を25分とした以外は全て実施例1と同じ条件で行った。実施例2における酸化チタン層上の蒸留水の状態を、図7に示す。
実施例3では、Hg−Xeランプによる酸化チタン層への紫外線の照射時間を20分とした以外は全て実施例1と同じ条件で行った。実施例3における酸化チタン層上の蒸留水の状態を、図8に示す。
実施例4では、Hg−Xeランプによる酸化チタン層への紫外線の照射時間を15分とした以外は全て実施例1と同じ条件で行った。実施例4における酸化チタン層上の蒸留水の状態を、図9に示す。
実施例5では、Hg−Xeランプによる酸化チタン層への紫外線の照射時間を10分とした以外は全て実施例1と同じ条件で行った。実施例5における酸化チタン層上の蒸留水の状態を、図10に示す。
比較例1では、紫外線が照射されていない石英基板上に蒸留水をマイクロピペットにより約50μl滴下した。比較例1における石英基板上の蒸留水の状態を図11に示す。
次に、アナターゼ型の酸化チタン薄膜の形成状態を調べるために行った第2実験について説明する。まず、本発明に対応した実施例6及び比較例2について説明する。
実施例6では、まず、微粒子作製工程において、約30mlの蒸留水中に載置された約1mmの厚みを有するルチル型の酸化チタンの単結晶にNd:YAGレーザー装置を用いて波長が約266nmのレーザー光を、集光レンズにより集光して約60分間照射した。これにより、約100nmの平均直径を有するアナターゼ型の酸化チタンの微粒子を蒸留水中に作製し、これを酸化チタン水溶液とした。尚、Nd:YAGレーザー装置のレーザー光のパラメータは、スポットサイズが約7.85×10−2cm2、レーザー強度が約10mJ、フルーエンスが約1.15J/cm2、繰り返し周波数が約10Hzである。また、レーザー光を集光するために用いた集光レンズは、透過率が約90%、焦点距離が約25cmであり、ルチル型の酸化チタンの単結晶から約15cm離れた位置に配置した。
比較例2では、照射工程を行わずに、実施例6と同様に微粒子作製工程を行い、塗布工程において、約5μlの体積の酸化チタン水溶液を酸化チタン層上にマイクロピペットを用いて滴下した。次に、乾燥工程において、室温で酸化チタン水溶液の水分を蒸発させて乾燥させることにより酸化チタン層上にアナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成する。
次に、塗布工程及び乾燥工程を複数回繰り返すことによって、第2実験により判明した酸化チタン薄膜内での酸化チタンの微粒子の低密度を改善するために行った第3実験について説明する。
実施例7では、実施例6と同様に微粒子作製工程と照射工程とを行った後、塗布工程において、約5μlの体積の酸化チタン水溶液を酸化チタン層上にマイクロピペットを用いて滴下して、塗布する。次に、乾燥工程において、室温で酸化チタン水溶液の水分(溶媒)を蒸発させて乾燥させることにより酸化チタン層上にアナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成した。その後、塗布工程と乾燥工程とを交互に繰り返し行った。尚、塗布工程及び乾燥工程は、それぞれ合計5回ずつ行いアナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成した。
実施例8では、実施例6と同様に微粒子作製工程と照射工程とを行った後、塗布工程において、約5μlの体積の酸化チタン水溶液を酸化チタン層上にマイクロピペットを用いて滴下する。次に、乾燥工程において、室温で酸化チタン水溶液の水分(溶媒)を蒸発させて乾燥させることにより酸化チタン層上にアナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成した。その後、塗布工程と乾燥工程とを交互に繰り返し行った。尚、塗布工程及び乾燥工程は、それぞれ合計10回ずつ行いアナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成した。
2 樹脂基板
3 酸化チタン層
4 酸化チタン薄膜
4a 酸化チタン水溶液
4b 酸化チタン単結晶
11 制御装置
12 レーザー
13 反射鏡
14 集光レンズ
21 ランプ
22 集光レンズ
23 載置台
31 マイクロピペット
32 カメラ
32 スコープカメラ
33 画像処理装置
L1 レーザー光
L2 紫外線
Claims (11)
- 酸化チタン層に青色よりも波長の短い光を照射する照射工程と、
前記酸化チタン層上に酸化チタンの微粒子及び水を含む酸化チタン水溶液を塗布する塗布工程と、
前記酸化チタン水溶液の溶媒を蒸発させて乾燥する乾燥工程とを備えたことを特徴とする酸化チタン薄膜の製造方法。 - 前記照射工程では、所望の親水性を有するように酸化チタン層に前記光を照射することを特徴とする請求項1に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記照射工程では、前記酸化チタン水溶液の接触角が12°以下となるように前記光を照射することを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記照射工程では、前記酸化チタン層の表面に照射される前記光の単位面積当たりの合計エネルギーが、2800J/cm2以上となることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記照射工程では、紫外線を照射することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記酸化チタンの微粒子は、アナターゼ型の酸化チタンを主成分とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記酸化チタン層は、ルチル型の酸化チタンを主成分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 前記塗布工程と前記乾燥工程とを複数回繰り返し行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜の製造方法。
- 熱可塑性樹脂からなる樹脂部材と、
前記樹脂部材の表面に形成された酸化チタン層と、
前記酸化チタン層上に形成された酸化チタン薄膜とを備えたことを特徴とする酸化チタン薄膜を有する樹脂製品。 - 前記酸化チタン薄膜は、アナターゼ型の酸化チタンを主成分とすることを特徴とする請求項9に記載の酸化チタン薄膜を有する樹脂製品。
- 前記酸化チタン層は、ルチル型の酸化チタンを主成分とすることを特徴とする請求項9または10のいずれか1項に記載の酸化チタン薄膜を有する樹脂製品。
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