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発表・掲載日:2002/01/23

透明で密着性の良い酸化チタン薄膜を開発


概要

 独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 吉川 弘之】東北センター【センター長 水野 建樹】 ダイヤモンド膜研磨技術連携研究体 阿部利彦体長、何崗(カ コウ)博士研究員は、日本素材株式会社(仙台市青葉区折立1の15の10 TEL022-226-2808 八島芳信社長)との共同研究によって高温用耐食・絶縁性皮膜を研究する過程で、光触媒作用を示す酸化チタン薄膜の新しい製造技術を開発した。

本方法によるガラスコーティングの比較写真



成果の内容

 本方法による薄膜は、メガネのコーティングに使えるほど均質・透明であり、密着力が大きいので指で強くこすっても全く剥離しない。また、原液の合成・成膜作業は大気中で行える、原液は長期保存に耐える、液濃度を調節することにより膜厚を簡単に変えられる等の特徴があるので、早期の実用化を目指している。

 アナターゼ型酸化チタンは抗菌、防汚、防臭、防曇などの効果を示すので世界的に実用化が進んでいる。その製品の多くは酸化チタン粉末を使うものであり、薄膜としては超微粒の酸化チタン粉末を接着する方式が製品化されている。

 従来、薄膜そのものを製造する方法としてゾルゲル法が広く研究されている。ゾルゲル法はチタンアルコキシドを加水分解して原液を作り、これを塗布・乾燥後、加熱して酸化チタン薄膜を得る方法である。従来のゾルゲル法は原液の作製に時間がかかる、原液の製造や塗布作業は大気中では出来ないので雰囲気制御を必要とする、膜が薄く付着強度は弱く剥離しやすい、などの問題点を有していた。

 これに対し今回開発した方法は、ゾルゲル法とは別種の化学反応により粘稠な原液を製造するものであって、基板に塗布、乾燥、400~500℃で加熱する過程はゾルゲル法と同様である。

本方法とゾルゲル法の違いとして

1. 原液の合成時間が20分の一以下と短く、原液は安定。
2. 原液の製造や塗布作業が空気中で行える。
3. 液の濃度を変えることにより膜厚を広く変えられる。
4. 膜の付着強度が大きくガラス基板の場合は刃物でこする程度では剥離しない。
5. 膜が透明。

などの特徴がある。

 また、写真(上)に示すように、本方法でコーティングしたガラスは著しく輝きを増す。これは酸化チタンの屈折率がダイヤモンドよりも大きいことによる。酸化チタンは紫外線吸収作用があるので、窓ガラスに応用すれば省エネ、防曇、防汚、防臭、紫外線防止などの効果が期待できる。





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国立研究開発法人産業技術総合研究所