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異種材料界面の測定と評価技術

Evaluation Technology fog Interfacial Phenomena


総目次




第1章

化学結合と表面自由エネルギー

1節 化学結合と分子間力    (福山 紅陽)

   1. 化学結合と分子間力

   2. 原子の構造と電子配置   

    2.1 原子の構造   
    2.2 電子配置   
    2.3 電子対と不対電子   
    2.4 最外殻電子と価電子   
    2.5 電子の軌道と電子雲   
    2.6 原子とイオン   
    2.7 イオン化エネルギー   
    2.8 電子親和力  

   3. 化学結合の発現機構   

    3.1 イオン結合   
    3.2 共有結合    
     3.2.1 水素分子内の共有結合    
     3.2.2 水分子内の共有結合   
    3.3 配位結合   
    3.4 金属結合   
    3.5 分子間力    
     3.5.1 電気陰性度    
     3.5.2 極性分子と非極性分子    
     3.5.3 分極と双極子    
     3.5.4 配向力    
     3.5.5 誘起力    
     3.5.6 分散力    
     3.5.7 水素結合

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2節 ぬれ性と表面張力    (福山 紅陽)  

   1. ぬれ性と接触角

   2. 表面張力   

    2.1 表面張力   
    2.2 表面張力の本質   
    2.3 力としての表面張力   
    2.4 エネルギー的観点からの解釈 : 表面自由エネルギー  

   3. 表面張力の温度依存性  

   4. 固体の表面張力  

   5. 界面張力  

   6. 表面自由エネルギーと表面積  

   7. Young の式  

   8. ぬれ性と表面張力,接触角の関係  

   9. 重力支配と表面張力支配

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3節 表面自由エネルギーの成分分けと分子間力   (福山 紅陽)

   1. 分子間力の発現機構に基づく成分分けの概念

    2. Fowkes の理論

    3. Dupré の式  

   4. 表面自由エネルギー成分分けの各種理論  

 4.1 Kaelble,Owens,北崎の理論   
 4.2 Wu の理論   
 4.3 酸−塩基理論  

5. Young−Dupré の式  

6. ぬれの相互作用  

7. 表面自由エネルギーと接着強度

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4節 化学結合と物性    (石井 淑夫)

   1. ハンマーで叩いたときに示すイオン結合の性質と金属結合の性質  

   2. 化学結合と電気伝導性  

   3. 分子間に働く力   

    3.1 分散力   
    3.2 電気双極子相互作用と水素結合

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第2章

ぬれの測定と評価

1節 静的接触角の測定法    (福山 紅陽)  

   1. 静的接触角と動的接触角  

   2. 接触角算出の基本的な考え方  

   3. 静的接触角の測定方法   

    3.1 液滴法   
    3.2 Vr 法   
    3.3 その他  

   4. 接触角測定の特徴  

   5. 表面分析手法としての接触角測定  

   6. 測定上の問題点,注意点   

    6.1 表面評価一般に関する注意点   
    6.2 接触角のばらつき   
    6.3 表面汚染の影響   
    6.4 表面帯電の影響   
    6.5 自重による潰れの影響   
    6.6 液量の影響   
    6.7 接触角解析方法の選択

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2節 動的接触角の測定法     (福山 紅陽)

   1. 拡張収縮法  

   2. 転落法(滑落法)  

   3. 動的撥水性  

   4. Wilhelmy 法   

    4.1 表面張力測定   
    4.2 接触角測定

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3節 接触角による固体の表面自由エネルギー解析  (福山 紅陽)  

   1. Young−Dupré の式

   2. 固体表面自由エネルギーの算出手順  

   3. 表面自由エネルギー解析に関する注意点   

    3.1 解析理論の選択   
    3.2 表面自由エネルギーの成分数   
    3.3 プローブ液体の組み合わせの影響   
    3.4 プローブ液体のエネルギー値   
    3.5 液体のぬれ拡がり

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4節 微小液滴の接触角    (加藤 正和)  

   1. 背景   

    1.1 接触角   
    1.2 微小領域での接触角   
    1.3 微小液滴による接触角  

   2. 極小接触角計   

    2.1 特長   
    2.2 測定概要   
    2.3 液滴量   
    2.4 経時変化  

   3. キャピラリ方式   

    3.1 着液方法   
    3.2 上面観察  

   4. インクジェットヘッド方式  

   5. 写真画質光沢紙と水とのぬれ・浸透性の評価  

   6. 吐出性の飛翔観察と動的表面張力   

    6.1 動的表面張力   
    6.2 吐出性と動的表面張力    
    6.3 着弾後のぬれ・浸透性と動的表面張力  

   7. インクジェットヘッドによる上面観察

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5節 上面観測によるぬれ性の評価    (加藤 正和)

   1. 背景  

   2. ハードウェア  

   3. 解析内容  

   4. 測定例   

    4.1 静的接触角   
    4.2 経時変化  

   5. 課題と展望

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6節 ぬれの評価と分類    (星埜 由典,石井 淑夫)  

   1. 接触角は表面張力のバランスで決まる  

   2. 接着仕事を求めるデュプレの式  

   3. 浸漬仕事,湿潤ぬれ  

   4. 拡張ぬれ仕事  

   5. ぬれの3タイプ  

   6. ぬれの分類   

    6.1 吸収ぬれ   
    6.2 発熱ぬれ

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7節 含浸解析と接触角    (榑松 一彦)  

   1. 含浸解析   

    1.1 毛細管浸透    
     1.1.1 Poiseuille の式    
     1.1.2 Washburn の式    
     1.1.3 繊維層の毛細管上昇    
     1.1.4 Darcy 則    
     1.1.5 Kozeny-Carman の式    
     1.1.6 毛細管圧力差    
     1.1.7 Carman 定数   
    1.2 気泡の生成と溶解    
     1.2.1 気泡の生成量    
     1.2.2 気泡の生成過程    
     1.2.3 気泡生成による未含浸部の気圧    
     1.2.4 気泡の消滅  

   2. 拡散吸着を伴う含浸   

    2.1 拡散吸着理論    
     2.1.1 拡散吸着速度式の導き方    
     2.1.2 拡散距離    
     2.1.3 拡散吸着確率    
     2.1.4 衝突結合エネルギー確率   
    2.2 拡散吸着を伴う含浸    
     2.2.1 反応確率エネルギー    
     2.2.2 電子親和力    
     2.2.3 界面張力の新定義    
     2.2.4 Young の式の導出    
     2.2.5 毛細管径の標準偏差    
     2.2.6 拡散吸着を伴う含浸速度式  

   3. 界面張力と電子親和力   

    3.1 界面張力からの電子親和力    
     3.1.1 液体の界面張力と電子親和力    
     3.1.2 接触角と表面張力と電子親和力   
    3.2 含浸からの界面張力と電子親和力    
     3.2.1 液体の不織布への求心含浸における界面張力と
         電子親和力    
     3.2.2 減圧下での不織布への求心含浸における
         表面張力と電子親和力
     3.2.3 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン表面処理
         ポリエステル不織布の求心含浸   
    3.3 粘度からの吸着確率と電子親和力    
     3.3.1 表面処理粒子からなる分散液の粘度の解析

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8節 粉体のぬれ浸透測定の最新技術   (星埜 由典,石井 淑夫)

   1. 粉体ぬれ浸透測定システム   

    1.1 粉体ぬれ浸透測定の原理   
    1.2 システム設計  

   2. 粉体のぬれ浸透性評価結果  

   3. 測定値のまとめ方  

   4. Washburn の式の妥当性  

   5. 浸透速度測定のための市販装置

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9節 ぬれと防曇    (福山 紅陽)

   1. 曇りの発現機構  

   2. 防曇の方法

   3. ぬれ性制御による防曇性の向上   

    3.1 材料表面の親水化   
    3.2 材料表面の撥水化・疎水化  

   4. 防曇性の評価方法

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10節 ぬれ性評価による問題解決例    (福山 紅陽)  

   1. 材料表面の清浄度評価,汚染評価  

   2. フラクタル構造を利用した超撥水表面  

   3. 付着性・接着性の評価  

   4. インクジェット記録用紙  

   5. 自己浄化コーティング  

   6. 滑水性コーティング  

   7. 撥油性コーティング  

   8. 防曇材料

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11節 各種プラスチック材料の接触角    (石井 淑夫)

   1. 接触角  

   2. 臨界表面張力  

   3. 表面自由エネルギーの解析   

    3.1 Fowkes の式からの拡張   
    3.2 表面自由エネルギーの色々な解析法 
       −ポリアクリル酸エステルとアクリル酸共重合体の
       表面張力と界面張力−
      (1) 拡張 Fowkes を用いた提案
      (2) Wu の提案
      (3) Good−Girifalco の提案
      (4) 斎藤の提案   
    3.3 酸−塩基相互作用による界面エネルギーの評価  

   4. ジアルキルフタレートとステアリン酸   

    4.1 可塑剤,ジアルキルフタレートの表面張力   
    4.2 ステアリン酸の接触角  

   5. ポリアセチレン   

    5.1 ポリアセチレン   
    5.2 プラズマ重合アセチレン  

   6. ポリエチレン,ポリプロピレン,パラフィン   

    6.1 ポリエチレン上の水滴の接触角   
    6.2 水中における表面ポリエチレンに対するニトロベンゼン
       
の接触角
    6.3 極性液体で決められたプラスチックの臨界表面張力   
    6.4 エタノール水溶液を用いて決定した非分散力成分   
    6.5 固体表面のぬれに対する気水界面上の不溶性単分子膜
       の膜圧の効果
    6.6 結合エネルギーに対する極性成分の測定   
    6.7 ある固体表面から他の表面への液体の移動
    6.8 液体との相互作用に対するポリマーの表面の荷電の効果   
    6.9 クロム酸処理した低密度ポリエチレンからつくられた膜の
       接触角  

   7. ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコール   

    7.1 ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコールおよび
       そのメチルエー テルの同族体の表面張力
       −分子量依存性とメチル基効果[表面張力の分子量依存性]

   8. ポリエチレンテレフタレート  

   9. ポリスチレン   

    9.1 ポリスチレンの炭化水素中における水の接触角   
    9.2 プラズマ処理により親水化されたポリスチレン表面の
       経時安定性   
    9.3 ポリマーの接触角に対する重合度等の依存性  

   10. ナイロン   

    10.1 ナイロン等の表面自由エネルギーの分散力成分と
        非分散力成分などの分析   
    10.2 固体/溶融液体界面の表面張力および接触角の決定  

   11. ポリメチルメタクリレートなど   

    11.1 溶媒を用いてつくったポリメチルメタクリレート膜の表面特性

   12. ポリウレタン

    12.1 ポリウレタンの表面の性質と血液適合性との関係

   13. ゴム類  

    13.1 柔軟な材料上の接触角ヒステリシス
    13.2 シンジオタクティック1,2-ポリブタジエン(PBD)の前進接触角
    13.3 ブタジエン/酸素混合膜のプラズマ重合
    13.4 シス-トランスブタジエンの表面酸化   
    13.5 シリル化したガラス表面上のポリイソ ブチレンの接触角   
    13.6 ポリイソブチレンの接触角   
    13.7 ポリブタジエンの空気中および窒素雰囲気中での
        接触角θの経時変化

   14. ポリビニルアルコール,ポリ塩化ビニル,ポリ塩酸ビニルなど

    14.1 ポリビニルアルコールの臨界表面張力
    14.2 親水性高分子の表面特性  

   15. 含フッ素高分子   

    15.1 含フッ素高分子の接触角
    
15.2 ポリテトラフルオロエチレンの表面張力,接触角,
        Good-Girifalcoの相互作用パラメータφ   
    15.3 ポリテトラフルオロエチレン等の接触角など   
    15.4 ポリマーの表面張力の分析   
    15.5 温度依存性   
    15.6 ポリエチレン上のフッ化炭素のプラズマ重合  

   16. ポリジメチルシロキサン,他  

   17. 生体高分子   

    17.1 接触角測定によって求められる生体高分子の表面化学的性質  

   18. 共重合体   

    18.1 エチレン−アクリル酸共重合体   
    18.2 エチレン−ビニル酸共重合体   
    18.3 ポリスチレンを一成分とするジブロック共重合体   
    18.4 スチレン−メチルメタクリレート共重合体   
    18.5 スチレン-2-ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体
    18.6 4-ビニルピリジンをグラフトしたスチレン-ブタジエン-
        スチレン三ブロック共重合体(SBS-g-VP)   
    18.7 テトラフルオロエチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体    
    18.8 ポリシロキサンをグラフトしたフッ素ポリマー   
    18.9 パーフルオロエーテルで修飾したシリコーン

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第3章

塗膜の内部応力測定と評価

1節 内部応力の発生     (星埜 由典)

   1. 内部応力の発生要因

   2. 内部応力による欠陥現象

   3. 内部応力の特性

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2節 内部応力の測定法     (星埜 由典)

   1. 内部応力測定法の分類

   2. たわみ測定法

   3. FSB 法(Free film Stretch Back Method)による内部応力の測定

   4. TFD 法(Thin Foil Deflection Method)による内部応力の測定

    4.1 TFD 法の原理と試験方法
    4.2 TFD 法による放射線硬化塗膜の内部応力 測定
     4.2.1 実験
      4.2.1.1 塗料の調整
      4.2.1.2 試料の作製
      4.2.1.3 試料片の切り出しとたわみの曲率半径の測定
      4.2.1.4 塗膜の弾性率の測定
      4.2.1.5 実験結果

   5. TFD 法による内部応力評価の問題点

   6. TFD 法と FSB 法による内部応力測定結果の比較

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第4章

摩擦と摩耗

1節 摩擦     (柴田 圭,山口 健,堀切川 一男)

   1. 固体の表面構造

    1.1 固体表面の形状
    1.2 表面近傍の構造

   2. 接触の機構

    2.1 接触の基本的な3 形態
    2.2 固体平面同士の接触
      (1) 接触界面での凝着
      (2) 接触面剛性の低下

   3. 摩擦の基本概念

    3.1 アモントン・クーロンの法則
    
3.2 摩擦の発生機構
    3.3 摩擦の基本特性

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2節 摩耗    (柴田 圭,山口 健,堀切川 一男)

   1. 一般的な摩耗の分類

      (1) 凝着摩耗
      (2) アブレシブ摩耗
      (3) 腐食摩耗
      (4) 疲労摩耗

   2. 凝着摩耗

      (1) 摩耗率(wear rate):w=V/L
      (2) 比摩耗量(specific wear rate): ws=V/(W・L)
      (3) 摩耗係数(wear coefficient): K=V・H/(W・L)

   3. アブレシブ摩耗

   4. 腐食摩耗

   5. 疲労摩耗

   6. フレッチング摩耗

   7. エロージョン

   8. 被膜材料の損傷形態

   9. 摩耗形態図

    9.1 摩耗形態図の意義
    9.2 金属の摩耗形態図
    9.3 セラミックスの摩耗形態図
    9.4 摩耗形態図に基づくセラミックスの摩耗の統一的評価

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3節 トライボマテリアル     (柴田 圭,山口 健,堀切川 一男) 

   1. トライボマテリアルの選択基準

   2. 主なしゅう動材料

    2.1 金属材料・金属基複合材料
    2.2 セラミックス,セラミックス系複合材料
    2.3 プラスチック,プラスチック系複合材料
 

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4節 摩擦・摩耗の評価法     (野村 俊夫)

   1. 接触形態・しゅう動方法

    1.1 点接触
     1.1.1 ボールオンプレート
     1.1.2 ボールオンディスク
    1.2 面接触
     1.2.1 プレートオンプレート
     1.2.2 ピンオンディスク
     1.2.3 リングオンディスク(ディスクオンディスク)
    1.3 線接触
     1.3.1 ロールオンプレート
     1.3.2 シリンダーオンプレート

   2. 測定方法

    2.1 摩擦力測定
     2.1.1 ひずみゲージ式荷重変換器(ロードセル)
     2.1.2 トルクメータ
    2.2 摩耗量測定
     2.2.1 重量計測法
     2.2.2 変位量計測法

   3. しゅう動速度

    3.1 定速度の確保
    3.2 設定速度の立上り時間
    3.3 速度変動(μV)特性

   4. 測定環境(温度,湿度,ドライ,ウェット)

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5節 摩擦・摩耗評価の注意点     (野村 俊夫)   

   1. 試験片の平面性

   2. 試験片の管理

   3. 接触時間の管理

   4. 摩耗粉

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6節 評価事例     (野村 俊夫)  

   1. 静摩擦係数・動摩擦係数測定例

    1.1 均一摩擦の測定例
    1.2 スティックスリップ現象の測定例
    1.3 直線往復しゅう動の摩擦測定例

   2. 速度変動摩擦測定例

    2.1 潤滑材の特性

   3. 荷重変動摩擦測定例

    3.1 筆記具の書き味特性

   4. 触覚の評価

    4.1 化粧品による肌表面の時間による変化
    4.2 毛髪の評価

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第5章

粘着剥離測定

1節 回転ローター法による剥離試験    (星埜 由典)

   1. 回転ローター法の原理と試験法

    1.1 基本原理
    1.2 90 度剥離試験法
    1.3 定角度剥離試験法
    1.4 変角剥離試験法

   2. 回転ローター法での測定結果

    2.1 剥離強度の速度スペクトル
    2.2 剥離強度における支持体厚さの影響
    2.3 剥離強度の角度依存牲

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2節 平板クロスステージ法による剥離試験    (星埜 由典)  

   1. 従来の多角度剥離試験法

   2. 平板クロスステージ法の原理と試験法

   3. 平板クロスステージ法での測定結果

    3.1 各種被着基材での剥離強度と剥離速度の関係
    
3.2 剥離強度と剥離角度の関係
    3.3 剥離角度と剥離速度を変数とした軽剥離強度

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第6章

微粒子の測定評価

1節 粒子分散系の分類と安定性    (二江 隆之,石井 淑夫)

   1. 粒子分散系の分類

   2. 粒子分散系の安定

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2節 微粒子の表面と界面    (武田 真一)  

   1. 微粒子と微粒子分散系

   2. 微粒子/溶媒界面特性

   3. 微粒子/溶媒界面特性評価法

    3.1 電位差滴定法による酸・塩基的性質と表面電荷密度の評価
    3.2 ゼータ電位測定による微粒子/溶媒界面の電気化学的
       特性評価
     3.2.1 無機微粒子・ナノ粒子のゼータ電位測定
     3.2.2 凝集に対する安定性とゼータ電位
     3.2.3 pHシフト法による分散安定化と in situ ゼータ電位評価
         (超音波スペク トロスコピーによる粒度分布結果との
         対比も含めて)
     3.2.4 非水系濃厚分散スラリーの分散・凝集とゼータ電位の関係
    3.3 遠心沈降分析装置を活用した迅速多検体粉体
       表面ぬれ性評価法
     3.3.1 多検体遠心沈降分析法の原理と測定装置
     3.3.2 多検体遠心沈降法によるぬれ性評価の応用例

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3節 電気音響法高濃度ゼータ電位測定技術    (塩村 直人)

   1. 機能材料製造プロセスと分散性

   2. ゼータ電位の重要性

   3. 電気音響法高濃度ゼータ電位測定装置

   4. 測定原理と主な特長

   5. 変形二重層理論

   6. 高性能攪拌セルと良好な洗浄性

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4節 電気泳動光散乱測定の原理と応用    (中村 彰一)  

   1. コロイド粒子のゼータ電位

   2. ゼータ電位測定法

    2.1 電気泳動法
    2.2 電気泳動光散乱法
      (1) 電気泳動現象
      (2) 電気泳動光散乱法の測定原理
      (3) 粒子の電気泳動と電気浸透流

   3. ゼータ電位測定技術

    3.1 サンプル調製時の注意点
    3.2 水分散系粒子測定時の注意点
      (1) セラミックス
      (2) エマルジョン
      (3) ラテックス
      (4) パルプ
      (5) リポソーム
      (6) 赤血球など
      (7) タンパク質
      (8) 高分子電解質
      (9) 界面活性剤:ミセル
    
3.3 有機溶媒分散系粒子測定時の注意点
    3.4 平板サンプル測定時の注意点

   4. 各種サンプルのゼータ電位測定

    4.1 水分散系粒子
      (1) NIST 標準物質
      (2) 無機酸化物のpHタイトレーション
      (3) 混合試料の電気泳動移動度分布測定
      (4) 塩添加によるゼータ電位の変化
    4.2 有機溶媒分散系粒子
      (1) 無機酸化物の界面活性剤(AOT)添加による
         ゼータ電位の変化
    4.3 平板サンプル
      (1) ガラス表面への界面活性剤吸着の影響
      (2) 防汚製品開発への応用
      (3) シリコンウエハ表面のpHタイトレーション

   5. 分散剤効果の評価

    5.1 pH
    5.2 陰イオン性界面活性剤
    5.3 無機電解質
    5.4 陰イオン性高分子電解質
    5.5 陽イオン性界面活性剤
    5.6 吸着時間の効果

   6. 電気泳動光散乱法の今後

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5節 磁化率測定が拓く新しい微粒子分析の世界 
     (河野 誠,渡會 仁)

   1. 磁化率の測定法

   2. 磁気泳動法による微粒子磁化率の測定

   3. ナノギャップ粒径測定デバイスを用いる微粒子の粒径と
     磁化率の同時測定法

   4. 界面磁化率と内部磁化率による新しい微粒子評価法

    4.1 HPLC 用充燕ワ粒子の表面特性評価と細孔体積測定
    4.2 赤血球の脱酸素化過程の測定

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第7章

電気化学測定
(古川 直治)

   1. 電気化学における界面

   2. 電気分解と電気化学システム

   3. 電気化学システムにおける電極と電解質

   4. 電位とは

    4.1 平衡電位と標準電極電位
    4.2 混成電位
    4.3 電位の測定
    4.4 標準水素電極に代わる汎用基準電極
      (1) 銀−塩化銀電極(Ag-AgCl)
      (2) 甘コウ電極(カロメル電極)
      (3) アンチモン電極
      (4) 酸化水銀電極
    4.5 塩橋

   5. 電気化学測定

    5.1 電気化学セルの組み立て
    5.2 電位測定の応用
    5.3 定常状態における電流−電位曲線の測定
    5.4 サイクリックボルタンメトリー
    5.5 クロノアンペロメトリー
    5.6 クロノポテンショメトリー
    5.7 インピーダンススペクトロスコピー
    5.8 電気化学過程のその場(in-situ)観測
      (1) 水晶振動子マイクロバランス
      (2) STM, AFMによる電極の観察

   6. 電気化学測定の魅力

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第8章

金属と材料界面の測定と評価

1節 表面解析技術の進歩    (前田 重義)  

   1. 表面化学組成の測定

    1.1 オージェ電子分光(AES)
    1.2 X 線光電子分光(XPS または ESCA)
    1.3 2次イオン質量分析(SIMS)

   2. 深さ方向分析の対応

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2節 材料表面組成と表面特性    (前田 重義)    

   1. 自動車用冷延鋼板

   2. ステンレス鋼板

   3. 亜鉛めっき鋼板の製造法と表面組成

   4. Al 合金とその表面組成

   5. 極薄クロムめっき鋼板

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3節 樹脂(高分子)/金属接着界面の解析と結合メカニズム 
     (前田 重義)
 

   1. 接合界面における電荷移動結合

   2. SIMSによる化学結合の発見

   3. ポリイミド樹脂超薄膜による界面の非破壊的測定(XPS)

   4. エポキシ樹脂/各種金属の接着剥離界面の解析

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4節 樹脂/金属接着劣化のメカニズム     (前田 重義)  

   1. 腐食による塗膜剥離面の解析

   2. 電気亜鉛めっき鋼板の接着劣化

   3. アルミニウム合金における弱境界層の生成と接着破壊

   4. 家庭用ミニマムスパングル溶融亜鉛めっき鋼板の塗料密着性

   5. 自動車用溶融亜鉛めっき鋼板の表面仕上げと油面接着

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第9章

各種電池の界面の測定と評価

1節 二次電池および燃料電池の界面    (金村 聖志)  

   1. 二次電池の界面

   2. 燃料電池の界面

   3. 水溶液系電池の界面

    3.1 鉛蓄電池
    3.2 レドックスフロー電池
    3.3 ニッケル水素電池

   4. 非水系の電池

    4.1 リチウムイオン電池
    4.2 ナトリウム硫黄電池(Na−S 電池)
    4.3 リチウム一次電池
    4.4 リチウム金属二次電池

   5. 燃料電池

    5.1 リン酸形燃料電池
    5.2 高分子固体電解質形燃料電池
    5.3 溶融炭酸塩形燃料電池
    5.4 固体酸化物形燃料電池

   6. 評価測定法

    6.1 電極・電解液界面の分析
     6.1.1 電子顕微鏡観察
     6.1.2 X 線回折法
     6.1.3 X 線光電子分光法(XPS)
     6.1.4 オージェ電子分光測定(AES)
     6.1.5 その場赤外吸収測定
     6.1.6 電子エネルギー損失分光測定
     6.1.7 その他
    6.2 電気化学分析法
     6.2.1 インピーダンス測定
     6.2.2 サイクリックボルタンメトリー
     6.2.3 単粒子測定
    6.3 原子間力顕微鏡

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2節 太陽電池の界面の測定と評価    (杉本 榮一)    

   1. 世界の太陽電池生産能力

   2. 太陽電池用材料

    2.1 太陽電池の発電原理

   3. 電気機器絶縁システムから見たパネル材の機能

    3.1 太陽電池構成材料の耐久性に対する基本的概念
    3.2 電気絶縁材料の耐熱寿命と劣化要因    
    3.3 耐熱性とその評価方法の分類
    3.4 耐熱寿命予測の理論的基礎
    3.5 フィルムの耐熱性について

   4. PV 構成材料の開発動向

    4.1 封止樹脂
    4.2 各社の封止材
     4.2.1 三井化学ファブロ梶F“ソーラーエバ®”(SOLAREVAR)
     4.2.2 潟Nラレ:PVB(ポリビニルブチラール)フィルム
     4.2.3 三井・デュポンポリケミカル梶F
         アイオノマー樹脂“ハイミラン®”
     4.2.4 まとめ(課題と展望)
    4.3 保護フィルム(バックシート)
     4.3.1 太陽光発電システム・シリコンモジュール用保護フィルム
          (バックシート)
     4.3.2 保護フィルム(バックシート)に要求される機能と特性
     4.3.3 構成材料の品質特性
     4.3.4 バックシート用基材の種類と特性
    4.4 バックシート用耐熱フィルム
     4.4.1 概要
     4.4.2 フッ素樹脂フィルム
     4.4.3 低オリゴマー耐熱 PET フィルム
     4.4.4 水蒸気バリアフィルム(耐熱,耐湿性)
    4.5 バックシート用接着剤
     4.5.1 基本的特性評価
     4.5.2 評価方法
     4.5.3 代表的接着剤の試験結果
    4.6 紫外線吸収剤

   5. 封止樹脂と保護フィルムの適合性評価

    5.1 BS と EVA フィルム(汎用フィルム)と剥離力

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第10章

医科材料界面の測定と評価

1節 自己組織化によるバイオインターフェイスの設計
     −バイオ界面の測定と評価の最前線
      (
田中 賢)  

   1. バイオ・医療分野に必要とされる生体親和性表面

    1.1 生体親和性高分子 PMEA の特徴
    1.2 生体親和性発現機構−吸着タンパク質から水分子へ−

   2. バイオ界面の解析方法

    2.1 高分子中の水の構造
    2.2 高分子表面の水分子の構造
    2.3 高分子中の水分子の構造と血小板粘着との相関関係
    2.4 PMEA 水の構造に類似した構造を有する高分子
    2.5 PMEA の水分子の構造と運動性

   3. 自己組織化によるバイオ界面の創製

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2節 糖鎖高分子を界面表面に固定することによる
     治療・診断のための医療システムの開発  
     (
伊勢 裕彦,金 善貞,後藤 光昭,赤池 敏宏)    

   1. 糖鎖と生体レクチンによる細胞認識

   2. 糖質界面を形成するためのバイオミメティック糖鎖高分子の設計

   3. バイオミメティック糖鎖高分子界面上の細胞認識と機能制御を
     用いた治療・診断 のための医療システム開発

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第11章

歯と歯科材料における界面の測定と評価

1節 歯と生体組織の界面    (宇尾 基弘)  

   1. 骨と歯…歯根膜を介した有機的結合

   2. 歯と歯肉…上皮付着

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2節 歯・粘膜と歯科材料の界面    (宇尾 基弘)

   1. 歯科用セメント

      (1) リン酸亜鉛セメント
      
(2) カルボキシレートセメント・グラス アイオノマーセメント
      (3) 酸化亜鉛ユージノールセメント
      (4) レジンセメント
      (5) 各種セメントの接着性

   2. 充填修復材(コンポジットレジン)

   3. 歯科用インプラント

    3.1 歯科用インプラントの表面処理
      
(1) サンドブラスト・酸エッチング・ グロー放電などによる粗面形成
       (2) 陽極酸化
       (3) ハイドロキシアパタイト(HA) コーティング
    3.2 インプラントの固定度の評価
    3.3 アバットメント

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3節 歯科材料同士の界面    (宇尾 基弘)

   1. 金属間の界面(ろう付け・溶接)

   2. 金属とセラミックスの界面(陶材焼付け)

   3. ガラス・セラミックス同士の界面
      (陶材 焼付け,オールセラミックス修復)

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第12章

コーティング界面の測定・評価・改善法

1節 塗膜の内部と界面    (原崎 勇次)  

   1. 塗膜の構造と溶解性

    1.1 置換基
    
1.2 立体障害
    1.3 分子鎖の屈曲性
    1.4 分子量と橋かけ
    1.5 枝分かれ
    1.6 結晶性
    1.7 溶媒分子の大きさ
    1.8 混合溶媒による溶解性の改善
       (1) 良溶媒〜非溶媒系
      
(2) 非溶媒〜非溶媒系
       (3) ポリマーの異なった置換基への良溶媒の組み合わせ
    1.9 グラフト共重合体およびブロック共重合体の溶解状態
    1.10 ポリマーブレンド

   2. 塗膜の構造と熱的性質

    2.1 ガラス転移温度の構造要因
     2.1.1 分子鎖の屈曲性,置換基の有無と大きさ
     2.1.2 分子鎖の対称性
     2.1.3 凝集エネルギー密度
     2.1.4 分子量
     2.1.5 橋かけ
     2.1.6 共重合
     2.1.7 ポリマーブレンド
     2.1.8 枝分かれ
     2.1.9 構造異性
     2.1.10 可塑剤,残存モノマー
    2.2 融点
     2.2.1 分子量
     2.2.2 橋かけ
     2.2.3 空間配座
     2.2.4 延伸
     2.2.5 共重合
     2.2.6 可塑剤あるいは溶媒
    2.3 副転移
     2.3.1 側鎖,小セグメントによる副転移
     2.3.2 結晶の副転移
    2.4 高分子の膨張係数と熱伝導性
     2.4.1 膨張係数
     2.4.2 熱伝導率
       (1) 分子配向の影響
       (2) 分子量の影響
       (3) 温度依存性
       (4) 橋かけの影響
       (5) 高分子〜可塑剤系
       (6) 粉体〜ポリマー系
     2.4.3 温度伝導率
     2.5 高分子の耐熱性
     2.5.1 汎用耐熱ポリマー
     2.5.2 特殊耐熱ポリマー

   3. 塗膜の構造と耐久性

    3.1 紫外線と酸化
     3.1.1 光(または熱)酸化反応
     3.1.2 化学組成の影響
      
(1) 分子量の影響
       (2) 結晶性の影響
       (3) 枝分かれの影響
       (4) 橋かけの影響
       (5) 立体規則性の影響
       (6) 不純物の影響
    3.2 耐久助剤
     3.2.1 紫外線吸収剤
     3.2.2 酸化防止剤
    3.3 水分の影響

   4. 塗膜の構造と力学的性質

    4.1 分子量および橋かけ
    4.2 結晶性
    4.3 共重合体とポリマーブレンド
    4.4 衝撃強さ
    4.5 可塑剤
    4.6 皮膜形成条件の影響

   5. 複合塗膜の組成と物性

    5.1 複合効果の分類
    5.2 界面相を考慮に入れた複合則
    5.3 一般的事項
    5.4 顔料体積濃度依存性
     5.4.1 CPVC
     5.4.2 PVCとTg
     5.4.3 相補効果
     5.4.4 形状効果

   6. 塗膜の光学的性質

    6.1 粉体粒子径の影響
    6.2 粒子の凝集の影響
    6.3 摩砕の影響
    6.4 ミクロボイドの影響
    6.5 顔料の形状と配列の影響
    6.6 結着剤中の酸の量と不飽和度の影響
    6.7 金属石けんの影響
    6.8 カレンダー掛けの影響

   7. 塗膜の透過性

    7.1 溶解
    7.2 拡散
    7.3 透過
     7.3.1 透過物質
      (1) 気体または凝縮しにくい蒸気の場合
          (N2,O2,CO2,H2S など)
       (2) 液体および容易に凝縮する蒸気の場合(水蒸気など)
     7.3.2 隔膜物質
      (1) 幾何構造と化学組成の影響
     7.3.3 結晶化の影響
     7.3.4 グラフト重合,ブレンドの影響
     7.3.5 延伸の影響
     7.3.6 溶媒,支持体の影響
     7.3.7 透過の方向の影響
     7.3.8 顔料添加の影響

   8. 塗膜の界面化学

    8.1 高分子の表面張力
     8.1.1 化学構造の影響
     8.1.2 皮膜形成方法の影響
     8.1.3 シリコーン
       (1) 縮合反応硬化型
       (2) 付加反応硬化型
     8.1.4 その他の剥離剤
    8.2 高分子の接着性
     8.2.1 分子量の影響
     8.2.2 枝分かれの影響
     8.2.3 橋かけの影響
     8.2.4 共重合の影響
     8.2.5 屈曲性の影響
     8.2.6 顔料の影響
     8.2.7 溶媒の影響
     8.2.8 ドナー〜アクセプター相互作用
     8.2.9 化学組成の影響
      (1) COOH基
      (2) OH基
      (3) アミノ基
    8.3 接着における表面前処理
    8.4 1 次結合による接着
     8.4.1 銅または真鍮/加硫ゴム接着剤/ゴム系
     8.4.2 水酸基/メチロール基
     8.4.3 水酸基/イソシアネート
     8.4.4 水酸基/ブチラール基
     8.4.5 水酸基/エポキシ基
    8.5 接着促進剤
     8.5.1 シランカップリング剤
     8.5.2 ケイ素過酸化物
     8.5.3 クロム系接着促進剤
     8.5.4 有機チタン系接着促進剤
     8.5.5 有機リン酸系接着促進剤
     8.5.6 その他の接着促進剤

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2節 塗膜材料分散系    (原崎 勇次)

   1. 粉体の性質

    1.1 粉体の特徴
     1.1.1 粒子径
     1.1.2 粒子の形態
     1.1.3 粉体の結晶
    1.2 粉体表面の化学的性質
     1.2.1 固体表面における酸と塩基
     1.2.2 カーボンブラック
     1.2.3 無機系酸化物
     1.2.4 二酸化ケイ素
     1.2.5 二酸化チタン
     1.2.6 酸化アルミニウム(アルミナ)
     1.2.7 酸化亜鉛
     1.2.8 粘土鉱物
       (1) 吸着性
       (2) イオン交換性
       (3) カオリナイト表面の反応性
       (4) タルク表面の反応性
     1.2.9 有機顔料

   2. コーティングに関与する吸着現象

    2.1 吸着を支配する因子
      (1) 溶解性
      (2) 溶質と溶媒の競争吸着
      (3) 溶質の形態
    2.2 単分子の吸着
     2.2.1 界面活性剤の吸着の特色
     2.2.2 極性基の吸着
    2.3 高分子の吸着
     2.3.1 吸着量の分子量依存性
     2.3.2 吸着における溶媒の影響
     2.3.3 非水系における水分の影響
     2.3.4 官能基の影響
     2.3.5 粉体表面における重合反応
       (1) 粉体表面のビニル重合
       (2) 粉体表面の官能基による反応開始
       (3) 粉体表面の官能基とリビングポリマー の反応

   3. 分散系としての安定性

    3.1 粒子の電荷の根源
      (1) 固体からのイオンの溶出
      (2) 粒子表面のプロトン移動
      (3) 電位決定イオンの吸着
      (4) 異質同形置換 (isomorphic substitution)
    3.2 静電効果
    3.3 立体効果による安定化高分子の構造
     3.3.1 幾何学的構造
     3.3.2 化学組成
     3.3.3 立体反発層の特性
    3.4 静電効果と立体効果
    3.5 高分子による凝集
    3.6 高分子吸着における電解質の影響
    3.7 非水系の安定性に及ぼす水分の影響

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第13章

蒸着膜の界面の測定と評価

1節 蒸着膜の作製法と形成過程    (金原 粲)  

   1. 蒸着膜とは

   2. 蒸着膜作製法

    2.1 真空蒸着法
    2.2 スパッタリング(Sputtering)法
    2.3 PLD 法
    2.4 その他の方法
    2.5 膜厚測定法

   3. 薄膜の形成過程

    3.1 核生成
    3.2 薄膜成長の形態
       (1) 3 次元核生成・島状成長過程: Volmer-Weber(VW)型成長
       (2) 2 次元成長過程:Frank-van der Merwe(FM)型成長
       (3) 2 次元上 3 次元成長過程: Stranski-Krastanow(SK)型成長
    3.3 エピキタシー
    3.4 柱状構造

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2節 付着の測定法と評価    (馬場 茂)

   1. 薄膜/基板系の構造と付着性

      (1) 完全に相分離した物理的界面
      (2) 拡散性界面
      (3) 投錨構造(アンカリング)

   2. 薄膜の付着測定法

    2.1 薄膜の寿命・信頼性・耐久性
    2.2 付着の力学的測定技術
      (1) ピール・テスト(peel test)
      (2) プル・テスト(pull test)
      (3) 押し込み試験
      (4) 引掻き試験
      (5) 擦過(擦傷)試験
      (6) ナノ切削法

   3. スクラッチ試験の力学と解析

    3.1 圧子押し込みによる最大ひずみ
    3.2 スクラッチによる薄膜剥離の力学

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3節 界面構造の観察    (吉田 貞史)

   1. 界面構造観察の三つの方法

   2. 観察方法とその解析

   3. 断面構造を見る

    3.1 切断面形成法
    3.2 断面の観察法
      (1) 光プローブ
      (2) 電子ビームプローブ

   4. 上層を除去して見る

      (1) 上層除去法
      (2) 界面観察法
       (a) 幾何学的凹凸の測定
       (b) 光学像による測定
       (c) 電子ビームによる測定

   5. 膜を通して見る

      (1) ラザフォード後方散乱 RBS 法
      (2) 光の反射・透過を用いる方法
      (3) X 線反射率法 (X-ray Reflectivity:XRR)

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4節 界面組成の分析    (吉田 貞史)

   1. 界面組成分析の三つの方法

   2. 断面から分析する

    2.1 光プローブ
    2.2 電子線プローブ
    2.3 X 線プローブ
    2.4 イオン線プローブ

   3. 試料を掘ったり削ったりしながら分析する

    3.1 試料を掘ったり削ったりする方法
    3.2 分析手法

   4. 膜を通して分析する

    4.1 極薄上層を通して観測

   5. 分光偏光解析(SE)法による Si および SiC 酸化膜界面の評価例

    5.1 Si/酸化膜界面
    5.2 SiC/酸化膜界面

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