酸化アルミニウム基板上に形成されたシリカ-シリカナノ粒子単分子膜アレイナノコンポジット膜の作製とその光学的・トライボロジー的特性

Fabrication of a Silica-Silica Nanoparticle Monolayer Array Nanocomposite Film on an Anodic Aluminum Oxide Substrate and Its Optical and Tribological Properties.

• Kazutoshi Sekiguchi
• Ken-Ichi Katsumata
• Hiroyo Segawa
• Takayuki Nakanishi
• Atsuo Yasumori

抄録

ナノポーラス陽極酸化アルミニウム(AAO)基板上にシリカ膜上に固定化したシリカナノ粒子単分子膜アレイ(SNMA)をケイ酸重合と2段階スピンコート法により作製し、その特性を報告する。得られたAAO基板上のシリカ-SNMAナノコンポジット膜の反射スペクトルは、オリジナルのAAO基板の反射スペクトルとほぼ同じであった。最適条件で作製した膜の乾燥荷重0.98Nでの摩擦係数は、シリカ-SNMAナノコンポジット膜をAAO基板上に作製した場合と比較して76%有意に減少した。また、AAO基板上にMoSナノ粒子（自己潤滑性フィルムに一般的に使用されている）を成膜した場合よりも低い摩擦係数を示した。本研究では、最適なナノサラフネス、厚さ、耐摩耗性を有するシリカ-SNMAナノコンポジット膜が、高負荷（約1N）での高発色自由度と低摩擦係数を両立させたAAO基板用の新規コーティング膜として使用できることを示した。

The fabrication and properties of silica nanoparticle monolayer arrays (SNMAs) immobilized on silica films on nanoporous anodic aluminum oxide (AAO) substrates by polymerization of silicic acid and a two-step spin-coating technique are reported. Reflection spectra of the obtained silica-SNMA nanocomposite films on AAO substrates were almost the same as those of the original AAO substrate. The coefficient of friction at an applied load of 0.98 N under dry conditions for a film fabricated under optimal conditions was significantly decreased by 76% with respect to that without a silica-SNMA nanocomposite film on an AAO substrate. The results also showed a lower coefficient of friction than that for MoS nanoparticles (commonly used for self-lubricating films) deposited on an AAO substrate. We demonstrate that the silica-SNMA nanocomposite film with an optimal nanoroughness, thickness, and wear resistance can be used as a novel coating film for AAO substrates with both a high color degree of freedom and a low coefficient of friction at a high applied load (ca. 1 N).