日本综合科学研究机构（CROSS）中子科学中心的阿久津和宏工程师等人组成的研究团队与日本原子力研究开发机构J-PARC中心的研究人员合作，利用J-PARC物质生命科学实验设施（MLF）中设置的偏振中子反射计，对嵌入树脂（聚丙烯）样本内部、来自陶瓷前体无机高分子（PHPS）的石英玻璃膜（PDS膜）实施了精密结构分析。发现PDS膜除了约10nm厚的高密度石英玻璃层外，还形成了4nm左右的石英玻璃/聚丙烯混合层。
石英玻璃/聚丙烯混合层示意图
虽然此前已经对PHPS进行过各种研究，但PHPS可应用于很多材料的原因仍然是个谜。因此，研究团队开发了利用中子极化分析法获得去除背景的高质量中子反射率的方法，并准备了模拟半导体绝缘层情况的测量样本进行了实验。
实验发现，源自PHPS的石英玻璃膜表面形成了约4nm厚的低密度石英玻璃层，这个低密度石英玻璃层在增强异种材料之间的接合性方面发挥着重要作用。另外，研究团队推测，在混合层内，石英玻璃与聚丙烯牢固地接合在一起，不会轻易剥离。因此可以得出以下结论：人造石英玻璃膜之所以具备高接合性是因为形成了石英玻璃与树脂混合的特殊层。
阿久津工程师介绍说：“目前正在研究在源自植物的高功能材料纤维素膜上涂覆玻璃层的方法。如果能在纤维素膜上涂覆玻璃，那么具有高防水性和耐久性，可以持续利用的材料就有望实用化。另外，今后将继续探索人造玻璃膜界面的奥秘，同时推进开发新型复合材料的研究。”
■PHPS：陶瓷前体无机高分子之一。通过在大气中进行水解和氧化反应释放氢（H）和氮（N），形成石英玻璃（SiO2）膜。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
