Ion-track membranes of fluoropolymers: Toward control of pore size and shape

フッ素系高分子からなるイオン穿孔膜; 孔径と形状の制御を目指して

八巻 徹也; Nuryanthi, N.*; 越川 博; 浅野 雅春; 澤田 真一; 箱田 照幸; 前川 康成; Voss, K.-O.*; Severin, D.*; Seidl, T.*; Christina, T.*; Neumann, R.*

Yamaki, Tetsuya; Nuryanthi, N.*; Koshikawa, Hiroshi; Asano, Masaharu; Sawada, Shinichi; Hakoda, Teruyuki; Maekawa, Yasunari; Voss, K.-O.*; Severin, D.*; Seidl, T.*; Christina, T.*; Neumann, R.*

本研究では、より速く効率的にポリフッ化ビニリデン(PVDF)イオン穿孔膜を作製することを目指し、GSIにおける「その場」かつ「オンライン」分析によって、潜在飛跡内に存在する化学種の構造や反応性を調べた。その結果、照射と同時に生成したラジカルを介して、PVDF鎖中および切断末端の不飽和結合が主に生成することがわかった。また、このような飛跡内の生成物にのみ作用しエッチングを加速するための改質過程、いわゆる前処理の方法としてオゾン曝露の有効性を示した。以上のように、フッ素系高分子のイオン穿孔膜において、従来から課題となっていた孔径と形状を制御できる見通しが得られたので、それに至る研究展開をレビューする。

The possibility of varying the beam parameters and applying the effect of a pre-etching treatment for poly(vinylidene fluoride) (PVDF) ion-track membranes was investigated with the goal of achieving enhanced track etching for effective control of the pore size and shape. Commercially available 25 m-thick PVDF films were irradiated at room temperature with swift heavy ions. Irradiation with a higher-LET beam gave faster track etching and larger pores, suggesting that the LET could be the most crucial factor determining the pore size. In-situ infra-red absorption and residual gas analyses shed light on the detailed chemistry of not only the ion-induced degradation, but also post-irradiation reactions. The pre-etching treatment effect involved oxidation of the unsaturated bonds within the latent track, which accelerated the chemical dissolution for efficient pore evolution. In other words, exposure to a gaseous oxidant, i.e., ozone, shortened the breakthrough time.