JP2016506290A - 粒子整列を用いたコーティング方法およびこれにより製造された粒子コーティング基板 - Google Patents
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Abstract
Description
surface)10aを有する密着性高分子基板10を準備する。すなわち、密着性高分子基板10の表面は、特定のパターンまたは屈曲が形成されていない状態を持つことができ、この上でコーティング膜(図1cの参照符号22)を形成する粒子(図1bの参照符号20)の移動を制限しない程度の表面粗さおよび構造を持つことができる。
D 3330の評価)粘着剤が持つ粘着力約0.6kg/inchよりも低い値の密着力を持つ。また、密着性高分子は、別途の支持体なしに常温で固体状態(基板またはフィルムなど)の形状を維持することができる。密着性高分子物質としては、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane、PDMS)などのシリコンベース高分子物質、ポリエチレン(polyethylene、PE)、ポリ塩化ビニル(polyvinylchloride、PVC)などを含むラップ、密着または密封を目的とする高分子物質を含む保護フィルムなどを使用することができる。特に、密着性高分子としては、硬さの調節が容易であり、様々な形態で製造し易いPDMSを使用することができる。前記高分子基板10は、ベース基板に密着性高分子をコートして製造されるか、或いはシートまたはフィルム状の密着性高分子を付着させて製造できる。
Aという抗体結合タンパク質がコートされた高分子粒子を使用することができる。
Sylgard184(米国、ダウコーニング社製)製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板を準備した。
Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板を準備した。
Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板を複数個準備した。
密着性高分子基板と他の基板との粒子コーティング特性の差を説明するために実験を行った。洗浄された一般ガラス基板、ポリスチレン(PS)基板および密着性高分子基板を準備した。このとき、密着性高分子基板は、Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる。基板上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦ってSiO2コーティング膜を形成した。
密着性高分子基板と粒子との可逆的な付着性を示すために、次の実験を行った。Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板を準備した。密着性高分子基板上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜を形成した。
密着性高分子基板に粒子をコートする方法と、一般的な自己組織化による粒子整列を用いる方法との差を示すために、次のような実験を行った。Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板を準備した。密着性高分子基板上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、第1SiO2コーティング膜を形成した。第1SiO2コーティング膜の一部を接着テープを用いて除去した後、追加の粒子をのせることなく、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、実施例に係る第2SiO2コーティング膜を形成した。
密着性高分子基板に粒子をコートする方法で密着性高分子の変形および復元力(弾性)を説明するために、次のような実験を行った。Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板(PDMS基板)を準備した。密着性高分子基板上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜を形成した。SiO2コーティング膜の形成された基板を常温で3日間保管した後、コーティング膜の一部を接着テープを用いて除去した。粒子が除去された領域を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて3次元的に観察した。SiO2コーティング膜から粒子が除去された領域のAFMイメージを図10に示した。
密着性高分子基板に粒子をコートする方法が大面積上にも適用可能であることを説明するために、次のとおり直径15cmのペトリ皿上で実験を行った。Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板をペトリ皿上に準備した。密着性高分子基板上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜を形成した。直径15cmのペトリ皿基板に形成されたSiO2コーティング膜の写真を図11に示した。
密着性高分子基板に粒子をコートする方法が様々な表面特性の粒子に適用可能であることを説明するために、次のとおり実験を行った。Sylgard184製品を基準に5重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMSからなる密着性高分子基板(5%PDMS基板)を複数個準備した。複数個の密着性高分子基板それぞれの上に負電荷性の平均粒径750nmの第1SiO2粒子、疎水性の平均粒径800nmのPS粒子、正電荷性の平均粒径750nmの第2SiO2粒子(アミン改質されたSiO2)をそれぞれのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜またはPSコーティング膜を形成した。
Sylgard184製品を基準に硬化剤がそれぞれ7、10、20重量部含まれて形成されたPDMSからなる密着性高分子基板(それぞれ7%PDMS基板、10%PDMS基板、20%PDMS基板)に、それぞれ平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜を形成した。その写真を図18の(a)、(b)および(c)にそれぞれ示した。このとき、図18の(a)が7%PDMS基板に形成されたSiO2コーティング膜の写真であり(0.7で表示される)、図18の(b)が10%PDMS基板に形成されたSiO2コーティング膜の写真であり(1.0で表示される)、図18の(c)が20%PDMS基板に形成されたSiO2コーティング膜の写真である(2.0で表示される)。これは下記図19〜図21においても同様である。
様々な密着性高分子基板上に粒子がコートできることを説明するために、次のとおり実験を行った。密着性高分子基板として、Sylgard184製品を基準に10重量部の硬化剤を含んで形成されたPDMS基板、研究用シリコンベースのシールテープ(sealing tape)、家庭用鎖状低密度ポリエチレン(linear low−density polyethylene、LLDPE)ラップ、基板光沢保護用保護フィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)ラップを準備した。比較例として、密着性のないポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA)基板と3Mマジックテープを準備した。それぞれの密着性高分子基板、比較例としてのPMMA基板および3Mマジックテープの上に平均粒径750nmのSiO2粒子をのせた後、ラテックスフィルムで包んだスポンジを用いて手で圧力をかけながら擦って密着性高分子基板の表面に凹部を形成し、SiO2粒子と密着性高分子基板とを結合することにより、SiO2コーティング膜を形成した。
Claims (29)
- 密着性高分子基板を準備する準備段階と、
前記密着性高分子基板上に複数の粒子を圧力を加えてコートするコーティング段階とを含んでなる、粒子整列を用いたコーティング方法。 - 前記コーティング段階は、前記密着性高分子基板に、前記複数の粒子にそれぞれ対応する複数の凹部が形成されながらコートすることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記コーティング段階では前記複数の粒子を擦って前記圧力を加えることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記密着性高分子基板は、シリコンベース高分子物質、ラップ(wrap)、および表面保護用フィルムのいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記密着性高分子基板は、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane、PDMS)、またはポリエチレン(polyethylene、PE)およびポリ塩化ビニル(polyvinylchloride、PVC)の少なくとも一つを含むラップを含むことを特徴とする、請求項4に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記コーティング段階で、前記複数の粒子は前記密着性高分子基板に直接接触することを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記コーティング段階で、前記複数の粒子が単層状にコートされることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子が非球形である場合には、前記複数の粒子のうち、粒径が上位10%の粒子の平均粒径に対する前記コーティング膜の厚さの平均値の比率が1.9以下であることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記粒子の平均粒径に対する前記凹部の深さの比率が0.02〜0.7であることを特徴とする、請求項2に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子の平均粒径が10nm〜50μmであることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子が球形または楕円形の形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子が電荷性物質を含むことを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子が非電荷性物質を含むことを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記複数の粒子は、他の性質を有する粒子が混合されたものであることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記凹部が可逆的であることを特徴とする、請求項2に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 前記コーティング膜は、前記密着性高分子基板よりも高い密着性および接着性を有する他の基板に転写されることを特徴とする、請求項1に記載の粒子整列を用いたコーティング方法。
- 密着性高分子基板と、
前記基板に形成された可逆的凹部と、
前記凹部に位置して整列された複数の粒子とからなる、粒子コーティング基板。 - 前記密着性高分子基板は、シリコンベース高分子物質、ラップ、表面保護用フィルムのいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記密着性高分子基板は、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane、PDMS)、またはポリエチレン(polyethylene、PE)およびポリ塩化ビニル(polyvinylchloride、PVC)の少なくとも一つを含むラップを含むことを特徴とする、請求項18に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子は前記密着性高分子基板に直接接触することを特徴とする、請求項18に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が単層状にコートされることを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が非球形である場合には、前記複数の粒子のうち、粒径が上位10%の粒子の平均粒径に対する前記コーティング膜の厚さの平均値の比率が1.9以下であることを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記粒子の平均粒径に対する前記凹部の深さの比率が0.02〜0.7であることを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子の平均粒径が10nm〜50μmであることを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が球形または楕円形の形状を有することを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が電荷性物質を含むことを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が非電荷性物質を含むことを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子が疎水性物質を含むことを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
- 前記複数の粒子は、他の性質を有する粒子が混合されたものであることを特徴とする、請求項17に記載の粒子コーティング基板。
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