材料間に働く相互作用を評価できます

物質間に働く相互作用は、接着、粘着、吸着、濡れなどの挙動と密接に関係しています。その力はファンデルワールス力が支配的と考えられますが、例えば金属－接着剤の相互作用は、表面の粗さ（接触面積）や表面酸化などの影響も受け、単純ではありません。今回は、表面力測定機能付き超微小硬さ試験機（SFA）を用いて、材料間に働く表面力（付着力）を測定した事例を紹介します。

樹脂/金属間に働く表面力（付着力）の測定

近年、次世代モビリティなどの分野で、軽量化・高強度化のための異種材料間接合・接着が重要な要素技術となっています。そこで、材料間に働く密着性、粘着性、剥離性などを評価する一環として、SFAを用いて異種材料間の表面力を測定しました。SFAの測定原理は図1のとおりで、プローブとサンプルが接触した後、プローブを引き離すために荷重をかけ、離れた時の荷重と変位から表面力を算出します。ここでは樹脂としてシリコーン系接着剤がコートされたプローブを用い、4種類の試料（ガラス、Siウエハ、アルミニウム、ポリプロピレン）との表面力を測定しました。その結果、接着剤との間に働く表面力はアルミニウムで最も大きく、Siウエハ、ガラス、ポリプロピレンの順に小さくなることがわかりました〔図2〕。