イオンビーム照射PVDF膜のエッチング挙動

Etching behavior of poly(vinylidene fluoride) thin films irradiated with ion beams

越川 博; 八巻 徹也; 高橋 周一; 長谷川 伸; 浅野 雅春; 前川 康成

Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Takahashi, Shuichi; Hasegawa, Shin; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari

燃料電池用高分子電解質膜への応用を目的として、フッ素系高分子のポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜にイオン穿孔を形成させ、その穿孔内にスルホン酸基を有するグラフトの導入を検討している。今回はイオン種及びエッチング前の熱処理によるエッチング速度への効果を検討した。高崎量子応用研究所のAVFサイクロトロンによりPVDF膜(25m)に450MeVのXeイオンを照射し、その後大気中、30日間120Cで加熱した。25Cでも同様に保管した。膜をセルで挟み、80C,9M KOH水溶液をエッチング液として24時間電気伝導率を測定しながらエッチングした。貫通時間から算出した潜在飛跡エッチング速度Vtは、120Cで6.6m/hで25Cの4倍高い値となり、大気中加熱による前処理で潜在飛跡のエッチングを大きく促進させることがわかった。また、KrやNi等のイオン種を変えて同様に比較した場合、イオン種のLETが高いものほどVtが高くなる傾向が明らかになった。

Poly(vinylidene fluoride) thin films irradiated with four kinds of ion beams were exposed to a 9 M KOH aqueous solution after their storage in air for 30 or 90 days at different temperatures. According to the conductometry, the heating at 120C was found to enhance the etch rate in the latent track without changing that in the bulk, thereby enabling us to obtain very high etching sensitivity for the preparation of nano-sized through-pores. The formation of hydroperoxides during this pretreatment should facilitate the introduction of the etching agent to improve etchability. Additionally, the irradiation of higher-LET ions, causing each track to more activated sites (like radicals), was preferable to achieve high sensitivity of the etching.