米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）结构材料研究部[研究部部长Masato Tazawa]材料表面与界面组研究员Tomoya Sato、首席研究员Chihiro Urata和研究组组长Atsushi Hozumi正在对具有特殊结构的聚合物薄膜进行研究（聚合物刷)起重要作用聚合引发层在室温、大气中和大面积上容易形成。
聚合物刷是聚合物直接从基材表面延伸出来的，具有聚合物直接与基材牢固结合并像刷子一样延伸的特殊结构，因此具有优异的耐久性、稳定性以及传统聚合物涂料所不具备的独特表面功能，有望成为下一代聚合物涂料。由于聚合物刷的生产需要作为聚合物形成起点的聚合引发层，因此需要一种能够容易地在大面积上形成聚合引发层的方法。
利用新开发的技术，聚合引发剂基团有机硅烷(三烷氧基硅烷)和四烷氧基硅烷的涂布液并干燥来形成。无需任何特殊预处理即可在各种基材上使用。因为它可以在室温和大气中形成，喷雾法并可采用凹版印刷，可轻松生产大面积。除硅基板外，还可用于不耐热的塑料基板。此外，AIST独特的聚合物刷合成方法（刷画方法(绘画法律))结合时，可以在室温和大气中生产具有A4或更大的实用基材尺寸的聚合物刷，这在以前是困难的。此次开发的技术预计将应用于改善各种基材表面的功能以及创建电镀基层。
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| 新开发的聚合引发层形成方法和所得聚合物刷的概述 |
为了赋予各种基材的表面亲水性、拒水性等功能，作为一般的表面处理方法，广泛使用将高分子材料溶解于溶剂中形成涂料并涂布于基材表面的方法。然而，由于聚合物和基材不直接结合，因此聚合物容易剥离并且缺乏稳定性。另一方面，聚合物刷，其中聚合物像刷子一样从基材表面延伸，由于聚合物和基材直接粘合，因此具有优异的耐用性和稳定性。此外，聚合物刷的三维结构具有多种表面特性（拒液性、低摩擦力、低生物分子粘附性、刺激响应性、纳米材料间的抗聚集性、粘附性等），因此作为下一代聚合物涂层材料受到学术界和工业界的关注。
聚合物刷由1)聚合引发层的形成和2)从聚合引发层开始单体的聚合迄今为止，人们对聚合物刷的生产方法和探索新功能进行了许多研究。然而，目前对于聚合引发层的形成的研究还很少，并且仍在沿用研究初期使用的方法，这需要精确控制加热、温度和湿度、用有机溶剂稀释以及使用高度密封的反应器。这也限制了基材的类型和尺寸，这一直是阻碍大面积聚合物刷发展的主要因素。因此，需要一种能够在室温、大气中、大面积上容易地形成聚合引发层的方法。
AIST 结构材料研究部溶胶凝胶法，我们致力于开发适合大面积、批量生产的各种表面改性技术。迄今为止，我们已经开发出一种方法，用将常见的防水处理剂烷基三烷氧基硅烷和玻璃原料四烷氧基硅烷混合制备的涂层溶液涂覆在各种基材上，形成在大气中室温下具有优异透明度和防液性的有机-无机杂化薄膜，并将该薄膜的耐热性提高到350°C（2012 年 3 月 13 日、AIST 新闻稿，2013 年 9 月 10 日）。
2014年，作为使用聚合物的表面处理技术，AIST开发了一种在室温和大气中大面积生产聚合物刷的独特方法（绘画虽然开发了聚合引发层的形成方法，但为了形成聚合引发层，采用将有机硅烷蒸气的成膜与化学反应相结合的现有方法，必须进行加热、用有机溶剂稀释、用反应容器密封。因此，为了将其开发为实用的基板，有必要开发一种能够在大气中大面积形成聚合引发层的技术。
这次，基于这些基础技术，我们致力于开发一种技术，该技术可以使用溶胶-凝胶法在室温下、大气中轻松地大面积形成在聚合物刷生产中很重要的聚合引发层。
这一发展得到了文部科学省科学研究资助金、新学术领域研究“基于生物多样性的创新材料技术（项目编号：24120005）”（2012-2016）的部分支持。
在新开发的技术中，首先通过混合具有聚合引发基团的三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷来制备涂布溶液。此时，通过使用适当的有机硅烷，可以获得均匀的涂布液。接下来，将所得涂布液涂布到各种基材上并在室温下干燥，可以形成透明且光滑的聚合引发层（图1（a））。形成聚合引发层时，不需要真空或密闭环境等特殊环境，因此通用的涂布方法（喷雾法、旋涂法、浸涂法等)，并且对形成聚合引发层的基材的面积没有限制。例如，凹版涂布机可用于向塑料薄膜添加聚合引发层，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)卷对卷方法涂层可以连续形成（图1（b），（c））。
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图1(a)用于形成聚合引发层的新开发技术的概述，(b)其上形成聚合引发层的各种基材
(c)卷对卷具有通过方法涂布形成的聚合引发层的PET膜卷(40cm x 100m) |
新开发的聚合引发层是使用通用聚合物刷生产方法生产的，类似于使用传统方法形成的聚合引发层原子转移自由基聚合法12841_12978绘画通过聚合制备DMAEMA聚合物刷。方法。
图 2(b) 是卷对卷这是使用方法涂布在 A4 尺寸的 PET 薄膜上形成的聚合引发层以及在其顶部制作的 DMAEMA 聚合物刷的外观。显微镜观察表明，在这些聚合物刷中，聚合物从聚合引发层的表面均匀地延伸。平滑度很高(均方根粗糙度：R有效值<10 nm)。此外，通过改变聚合反应时间，聚合物刷的膜厚可以控制在60 nm以内。使用新开发的技术形成的聚合引发层的厚度增加的速度与使用传统方法形成的聚合引发层的厚度相同。此外，DMAEMA聚合物刷提供疏水性聚合引发层表面（水滴接触角：88°）变得弱亲水性（水滴接触角：46°）。此外，在形成聚合引发层和生产聚合物刷之后，PET膜的透明度得以保持。除了PET膜之外，聚合引发层还可以形成在有机硅、玻璃、聚碳酸酯、金属(铜)等各种基材上。绘画创建聚合物刷方法。
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图2(a)本次使用的单体的结构式及本次开发的聚合物刷生产技术概述
(b)绘画用该方法制作DMAEMA聚合物刷前后的PET薄膜外观、透明度和水滴接触角 |
在DMAEMA聚合物刷的表面吸附金属催化剂后，使用甲醛作为还原剂进行化学镀铜。图3显示了化学镀后A4尺寸PET薄膜的结构、外观、弯曲以及光学和电子显微镜图像。在制成聚合物刷的基材的整个表面上形成镀铜层，并且聚合物刷的表面和镀铜层彼此紧密粘附，并且即使在弯曲测试之后镀层也没有剥落。尽管有必要提高附着力和均匀性，但这对于聚合物刷来说是一个有前途的应用。
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图 3 PET 薄膜上聚合物刷上的化学镀铜
(a)结构，(b)外观，(c)弯曲状态，(d)电镀后PET薄膜表面的光学显微镜图像和电子显微镜图像 |
新开发的聚合物刷聚合引发层形成技术不需要对基材进行任何特殊的预处理，并且可以使用玻璃、金属、塑料等通用基材在室温下在大气中形成，非常适合大规模生产。另外，绘画结合使用时该方法可以在室温和大气中轻松生产大面积聚合物刷。以前需要特殊的实验设备、反应条件和合成技术，现在可以轻松生产聚合物刷，有望加速聚合物刷的工业应用。
未来我们将增加适用的基材和单体的种类，并对各个工艺进行改进和优化，例如调整涂布液制备时的物料配比、优化干燥方法等。此外，我们的目标是通过解决诸如确认聚合物刷的稳定性、改善各种表面功能以及考虑适合大规模生产的涂覆方法等问题来实现聚合物刷的商业化。