フィラー粒子の凝集を解明！新たな塗料設計指針を提言

東京都立大学大学院理学研究科の研究チームが、塗料や接着剤に使われるフィラー粒子の凝集メカニズムを解明しました。特に、エポキシ樹脂とアミン硬化剤を用いた研究によって、硬化プロセスにおけるフィラー粒子の挙動に新たな視点をもたらしました。

研究の背景

コーティング材料は、表面の保護だけでなく導電性や抗菌性、耐久性といった機能を付与するために使用されます。その中でも、フィラー粒子の分散状態が材料の最終性能に大きく影響します。これまで、硬化過程におけるフィラーの凝集について十分に理解されておらず、特に粒子の濃度だけではなく、他の要因も関与しているかもしれないという疑問がありました。

研究成果

研究チームは、共焦点蛍光顕微鏡を利用し、硬化前後のフィラー粒子の配置を観察しました。その結果、硬化が進むと粒子の凝集が促進されることが確認されました。さらに、凝集の頻度はフィラーの体積分率だけでは説明できず、相互間の平均的な距離、つまり「平均粒子間距離」も重要な要因であることが明らかになりました。

特に、粒子サイズに応じた隙間パラメータが大きいほど、粒子の凝集が起こりやすくなることが示されました。この発見は、フィラーの分散設計に新たな指針を与えるもので、さまざまなコーティング材料における性能向上に繋がるでしょう。