アルミと樹脂の接着力を高める新発見～酸塩基相互作用の解明～

新たな接着メカニズムの発見

自動車や航空機の製造において、異なる材質の部品を接合する技術が急速に発展しています。特に、金属と樹脂を組み合わせる際の接着技術は、これからの製品開発に欠かせない要素となっています。千葉大学大学院の宮前孝行教授とその研究チームは、アルミニウム表面と樹脂の接着性を向上させる新たなメカニズムを突き止めました。

この研究では、シランカップリング剤という物質を用いて金属表面を処理し、接着性を向上させることに成功しました。具体的には、シランカップリング剤が作り出す水酸基とエポキシ接着剤に含まれるアミン系硬化剤との間に生じる「酸と塩基の相互作用」が、接着の強さに寄与していることが明らかになりました。

研究の背景

自動車業界では、電動化や環境への配慮から、軽量化が求められています。この流れの中で、アルミニウムなどの軽金属が多く使用されるようになりました。しかし、アルミニウムは湿気に弱く、接着不良を引き起こすことがあるため、適切な接着技術が必要とされています。研究チームは、アルミニウムをシランカップリング剤で処理することで、金属の腐食を防ぎつつ接着性を保つ方法を探求してきました。

新しいメカニズムの発見

研究では、和周波発生分光法（SFG分光法）を使用して接着界面を詳しく調査し、３種類のシランカップリング剤（OTS、BTSE、TMOS）について実験を行いました。その結果、接着強度が高い表面では、より強いルイス酸性を示すことが分かりました。さらに、大規模な計算を通じて、接着性能を向上させるための特定の構造が存在することも確認されました。

研究の成果は、自動車や航空機の製造において異なる材料を接合するための新しい指針を提供します。また、高性能の接着剤や表面処理技術の開発に寄与し、さまざまな産業での応用が期待されています。

今後の展望

本研究は、接着の初期段階においてルイス酸塩基相互作用が接着強度に強く影響を与えることを示しました。これにより、高い接着強度を維持しつつ、長期間にわたる信頼性が保証されることが期待されます。分子レベルでの研究を入れることで、従来よりも強固で耐久性のある接着剤の開発が進むことでしょう。この成果は、将来的にはさまざまな産業での接着技術の進化につながることが期待されます。