(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面の水酸基、あるいは酸素含有極性官能基に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化処理することで有機成分を除去してセラミックス薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆したことを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜。
【請求項２】
基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの内から選択された１種類以上からなることを特徴とする請求項１に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜。
【請求項３】
基材表面の水酸基、あるいは酸素含有極性官能基に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着させて膜を形成した後、該膜を光酸化処理することにより有機成分を除去してセラミックス薄膜とし、次いで、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記基材表面に、前記有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を気相を経て付着させることを特徴とする請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記基材に付着させた有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体が、紫外線、電子線、電磁波を透過する材料であることを特徴とする請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
【請求項６】
紫外線、電子線、電磁波の内から選択された１種類以上を照射し、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の膜を光酸化及び／又は３次元架橋させることにより有機成分を除去してセラミックス薄膜に化学変化させることを特徴とする請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シランを気相から化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することを特徴とする請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜を表面に形成したことを特徴とする高潤滑性部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な無機−有機ハイブリッド薄膜、その製造方法及び該薄膜を表面に形成してなる高潤滑性部材に関するものであり、更に詳しくは、各種の部材、例えば、光学レンズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義歯、義歯床などの表面の耐摩耗性を向上させ、表面の自由エネルギーを低下させることにより、表面潤滑性、更には、撥水、撥油性を著しく向上させることを可能とする新しい表面処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、プラスチックのような耐摩耗性に劣る基材の表面を、酸化シリコンに代表されるセラミックス薄膜で被覆し、耐摩耗性を向上させる表面改質が盛んに行われている。これらの基材は、一般的に、材料自身が耐熱性に劣るため、低温での表面改質技術が必要不可欠であり、例えば、ドライプロセス、ウエットプロセス、あるいはそれらの複合プロセスを利用した様々な表面改質方法が提案されている。
【０００３】
しかし、いずれの処理方法にも、長所、短所がある。例えば、プラズマＣＶＤやＰＶＤに代表されるドライプロセスであれば、高価な真空装置が必要であるし、ディップコーティングに代表されるウエットプロセスであれば、液溜まりによって膜厚むらが生じるため、微小で複雑な形状の基材へ均一な薄膜を形成することは困難であった。また、基材のしゅう動性を向上させるために、固体潤滑材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を固定化する処理が盛んに行われているが、ＰＴＦＥは化学反応性が極めて少ないため、基材と十分な密着性を確保することは困難であり、更に、高い焼き付け温度、処理時間が必要なため、必然的に処理できる基材にも制限があった。
【０００４】
一方、近年、従来のメカトロニクス技術を更に小さなスケールとするマイクロマシン技術が注目を集めている。最近では、１ミクロンを切る高分解能を持つ内部硬化型マイクロ光造形法が開発され、直径４５ミクロンのプラスチック製可動マイクロギアやシャフトなどが製造できることが報告されている。しかし、マイクロマシンへのプラスチック材料の適用は始まったばかりであり、プラスチック製しゅう動、可動部品のトライポロジーに関する科学的な知見は不明な点が多い。
先行技術文献として、１）Proc of IEEE MEMS 93, 42-47 (1993)、２) H. Brunner et. al., Langmuir 1996, 12, 4614-4617、３) M. Brinkmann et. al., Chem. Mater, 2001, 13, 967-972）、があげられる。
【０００５】
また、これまでの潤滑層の形成技術、例えば、磁気ヘッドの保護膜となる炭素系薄膜へのフッ素含有エーテルやアルコールの水素結合による潤滑層形成技術では、基材と潤滑層間の密着性が不十分であるため、脆弱で剥離しやすいという問題点があった。そのため、既存の技術をそのままマイクロマシン用部品に適用することはできない。マイクロマシン技術を実用化、製品化するには、高寿命化、信頼性を確保することが必要不可欠である。そのためには、耐摩耗性層ならびに潤滑層をナノメートルスケールで基材表面に強固に化学結合させる表面改質技術が必要不可欠であると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、従来技術の問題を解決することが可能な新しい表面改質技術を開発することを目標として鋭意研究を進めた結果、基材表面を酸素プラズマや紫外線照射により親水化した後、この基材表面に、有機シラン化合物、有機金属化合物、セラミックス前駆体を気相から付着させることにより、膜厚が０．５〜５００ｎｍの膜を形成し、その後、その膜にプラズマや紫外線を照射することにより、膜中の炭素等の不純物が膜中から除去され、室温付近でセラミックス薄膜に化学変化され、基材、特にプラスチック基材の耐摩耗性が向上することを見いだした。更に、その表面に、長鎖フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シランを気相から化学反応させることにより、膜厚が１〜５００ｎｍの低表面エネルギー薄膜を形成することにより、耐摩耗性、潤滑性が飛躍的に向上することを見いだし、本発明を完成させるに至った。
本発明は、新規な耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、各種の部材、例えば、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義歯
、義歯床などの高い摩耗性、潤滑性が要求される材料として有効な、表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜を形成してなる優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有する高潤滑性部材を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）基材表面の水酸基、あるいは酸素含有極性官能基に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化処理することで有機成分を除去してセラミックス薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆したことを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜。
（２）基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの内から選択された１種類以上からなることを特徴とする前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜。
（３）基材表面の水酸基、あるいは酸素含有極性官能基に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着させて膜を形成した後、該膜を光酸化処理することにより有機成分を除去してセラミックス薄膜とし、次いで、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
（４）前記基材表面に、前記有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を気相を経て付着させることを特徴とする前記（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
（５）前記基材に付着させた有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体が、紫外線、電子線、電磁波を透過する材料であることを特徴とする前記（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
（６）紫外線、電子線、電磁波の内から選択された１種類以上を照射し、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の膜を光酸化及び／又は３次元架橋させることにより有機成分を除去してセラミックス薄膜に化学変化させることを特徴とする前記（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
（７）前記セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シランを気相から化学反応させることにより低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することを特徴とする前記（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。
（８）前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜を表面に形成したことを特徴とする高潤滑性部材。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、様々な基材の表面を、例えば、予めプラズマ、紫外線、オゾンなどで親水化した後、該処理基材の表面上に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体を１種類以上、気相から付着させることにより、膜厚が０．５〜５０ｎｍの膜を形成した後、例えば、プラズマや紫外線を照射することにより、膜中の炭素等の不純物を膜中から除去し、セラミックス薄膜に化学変化させることにより、基材の耐摩耗性を向上させ、更に、該セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル鎖などを有する有機シランを化学反応せることにより、膜厚が１〜５００ｎｍの低表面エネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することにより耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を著しく向上させる点に最大の特徴を有する。
【０００９】
本発明では、基材として、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックなどの適宜の材料を任意に使用することができる。金属としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、モリブデン、チタン、亜鉛、ＳＵＳ、スズなどが、セラミックスとしては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化スズなどが、ガラスとしては、例えば、石英ガラス、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラスなどが、プラスチックとしては、例えば、ポリカーボネイト、アクリル、ポリスチレン、ＰＥＴ、ポリエチレンなどが例示される。これらの基材の形状は、例えば、板状、粉末状、チューブ状など任意な形状の基材を使用することができる。これらの基材の表面を、予め、酸素プラズマ、真空紫外光、オゾンなどを照射することにより、基材表面に付着した有機物を除去することにより親水化する。この場合、好ましくは、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を使用するが、これに制限されるものではない。
本発明が好適に適用される基材の具体例としては、例えば、マイクロマシン用部品等の、耐熱性、耐摩耗性に劣るプラスチック基材で、更に微細で複雑な形状の基材が例示される。
【００１０】
本発明で使用されるセラミックス前駆体の有機シランとしては、フッ化炭素鎖を有する有機シランとして、例えば、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）ジメチルクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）メチルジクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチルクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）メチルジクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシランなどが例示され、また、長鎖アルキル基を有する有機シランとして、例えば、ｎ−オクタデシル  トリエトキシシラン、ｎ−オクタデシル  トリクロロシラン、ｎ−オクタデシル  メトキシジクロロシラン、ｎ−オクタデシルメチルジクロロシラン、ｎ−オクタデシル  メチルジエトキシシラン、ノニルトリクロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチル  クロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチル  メトキシシランなどが例示される。
次に、セラミックス前駆体の有機金属化合物としては、ｎ−ブチルトリクロロスズ、ブチルクロロジヒドロキシスズ、ジ−ｔ−ブチルジクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、メチルトリクロロスズ、アルミニウム（ＩＩＩ）ｎ−ブトキサイド、アルミニウム（ＩＩＩ）ｓ−ブトキサイド、アルミニウム（ＩＩＩ）エトキサイド、アルミニウム（ＩＩＩ）イソプロポキサイド、チタンｎ−ブトキサイド、チタンクロライドトリイソプロポキサイド、チタンエトキサイド、チタンイソブトキサイド、チタンイソプロポキサイドなどが例示される。
【００１１】
本発明においては、続いて、基材表面の水酸基、あるいは酸素含有極性官能基と、有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を反応させ、これらを基材に付着させる。反応方法は特に限定されるものではないが、好ましくは、高価な反応装置、長い処理時間、高い処理温度を必要せず、少量の原料で処理可能な気相法が用いられる。特にプラスチック基材へ処理する場合、例えば、処理温度は約８０℃、処理時間は約３時間以上であることが望ましい。処理膜の膜厚は、処理時間により０．５〜５００ｎｍまで任意に制御することが可能であるが、膜厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これは、膜厚が３００ｎｍを越えると、セラミックス薄膜への化学変化の効率が低下するためである。膜形成後、酸素プラズマ、紫外線、電子線などで処理表面を処理することによりセラミックス薄膜に化学変化させる。好ましくは、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光や電子線を利用する。これらは、赤外線を含まないため、室温〜４０℃で処理することができる。例えば、真空紫外光を使用する場合、１０〜１０００Ｐａ下で１０分以上処理することが望ましい。大気圧下では、紫外光は雰囲気中の酸素分子に吸収されてしまうため、処理時間が真空下での処理と比較して長くかかるためである。
【００１２】
更に、該セラミックス薄膜被覆基材の潤滑性を著しく向上させるために、該セラミックス薄膜表面の水酸基と、長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭素鎖を有する表面張力の低い有機シランを化学的に反応させ、表面に低表面エネルギー薄膜を形成する。反応方法は特に限定されるものではないが、好ましくは、高価な反応装置、長い処理時間、高い処理温度を必要とせず、少量の原料で処理可能な気相法が用いられる。特にプラスチック基材へ処理する場合、例えば、処理温度は約８０℃、処理時間は約３時間以上であることが望ましい。この処理により、該セラミックス薄膜表面に低表面エネルギー薄膜が形成される。該薄膜の膜厚は処理時間により１〜５００ｎｍまで任意に制御することが可能であるが、膜厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これは、膜厚が３００ｎｍを越えると、基材の光学特性が低下するためである。
【００１３】
以上の方法により、基材表面に３００ｎｍ以下のセラミックス薄膜、該セラミックス薄膜上に、３００ｎｍ以下の低表面エネルギー薄膜で被覆した無機−有機ハイブリッド薄膜を形成することにより、該処理基材、特にプラスチック基材の耐摩耗性、潤滑性が著しく向上する、という作用効果が得られる。この現象は、基材表面に付着させたセラミックス前駆体を紫外線などを利用して化学的にセラミックス薄膜に化学変化させることにより耐摩耗性が著しく向上すること、更に、このセラミックス薄膜上に長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭素鎖を有する表面張力の低い有機シランからなる低表面エネルギー薄膜で表面を被覆することにより、表面自由エネルギーが下がり、基材の耐摩耗性、潤滑性が飛躍的に改善されることによる。また、表面自由エネルギーが低下するため、撥水・撥油性も著しく改善される。セラミックス薄膜上の水滴接触角は５°以下であるのに対し、低表面エネルギー薄膜を形成することにより、水滴接触角は約１１５〜１２０°まで増加する。また、流動パラフィンのような油に対する接触角も８０〜９０°まで増加し、基材表面は、著しく撥水・撥油性を示すようになる。
【００１４】
セラミックス薄膜を形成する際に用いる有機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体は、液体で蒸気圧が高いものであることが望ましい。また、低表面エネルギー薄膜を形成する際に用いる有機シランは、フッ化炭素やメチル基といった、極性の低い、すなわち、表面エネルギーの低い官能基が少なくとも一つ入っていることが望ましい。なぜならば、極性が高い、すなわち、表面エネルギーが高いと、接触する物体との相互作用が大きくなり、摩耗が進行するためである。また、セラミックス薄膜表面と強固な化学結合を得るために、反応性官能基（ＯＲ：Ｒ＝Ｃn Ｈ2n+1）が少なくとも三つ入っていることが望ましい。なぜならば、反応性官能基が少ないと、セラミックス薄膜表面と低表面エネルギー薄膜との界面で十分な密着性が得られないためである。なお、膜厚は、セラミックス薄膜と低表面エネルギー薄膜をあわせて３５０ｎｍ以下であることが望ましい。それは、３５０ｎｍ以下の膜厚であれば、基材表面の形状や光学特性に変化を起こすことがないためである。本発明の技術を用いることにより、従来技術では困難であった耐熱性に劣るプラスチック基材、特に、微細で複雑な形状の部品への処理が容易になる。
【００１５】
上記の処理基材が高い耐摩耗性、潤滑性を示す理由は、処理表面に形成されたセラミックス薄膜と、その上に形成された長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭素鎖を有する低表面エネルギー薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜の形成により、耐摩耗性を上げ、更には表面自由エネルギーを下げるという、物理的及び化学的な相乗効果によりそれらの特性が出現することによるものと考えられる。本発明において、適宜の部材の表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜を形成することにより優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有する高潤滑性部材が得られる。この場合、部材の種類に応じて、予め所定の形状に加工した部材の表面に上記薄膜を形成することも可能であり、あるいは、上記表面形成した材料を所定の形状に加工して部材を作製することも可能である。
これらの部材の具体例として、例えば、光学レンズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部材、人工歯根、義歯、義歯床、窓ガラス、自動車用ガラスなどの部材が例示されるが、これらに制限されるものではなく、適宜の材料、部品からなる部材が包含される。
【００１６】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、以下の実施例は、本発明の好適な例を示すものであり、本発明は、該実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例１
アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ（Registered））を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テトラエチル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利用して、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。この試料表面に、再度、同じ光源を利用して、１０００Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射した。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図１に示す。
【００１７】
実施例２
実施例１の基材表面に、気相から、長鎖フッ化炭素鎖ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3（信越化学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図１に示す。
【００１８】
実施例３
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３０００）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンを物理吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は３時間とした。この試料表面に、再度、同じ光源を利用して、１０００Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射した。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
【００１９】
実施例４
実施例３の基材表面に、気相から、長鎖フッ化炭素鎖ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3（信越化学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
【００２０】
比較例１
アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ(Registered)）を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図１に示す。
【００２１】
比較例２
アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ(Registered)）を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テトラエチル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利用して、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図１に示す。
【００２２】
比較例３
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３０００）を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
【００２３】
比較例４
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３０００）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンを化学吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は３時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
【００２４】
以上の実施例１〜４、比較例１〜４で作製した試料の耐摩耗性を相対的に評価すると、比較例２≪比較例１≪実施例１≪実施例２（アクリル基材）、比較例４≦比較例３≪実施例３≪実施例４（ポリスチレン基材）となり、未処理のアクリル基材、ポリスチレン基材の耐摩耗性が最も低く、セラミックス薄膜と低表面エネルギー薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜を形成した各基材の耐摩擦性、潤滑性が最も優れていることが分かった。
【００２５】
実施例５
（高潤滑性部材の作製）
上記実施例４で作製した上記無機−有機ハイブリッド薄膜を所定の形状に加工して優れた耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を有すマイクロマシン部品用高潤滑性部材を作製した。この場合、水接触角は約１２０°、流動パラフィンに対する接触角は約８６°となった。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、基材と該基材表面に形成されたセラミックス薄膜と有機シラン薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜であって、該基材は、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックのいずれの材質においても、その膜厚は、３５０ｎｍ以下で構成されていることを特徴とする耐摩耗性・高潤滑性を有する薄膜及びその製造方法に係るものであり、本発明により、１）新規な耐摩耗性、高潤滑表面基材を提供することができる、２）各種部材、例えば、光学レンズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義歯、義歯床などの表面に優れた耐摩耗性と高潤滑性、更には、撥水・撥油性を付与することができる、３）気相反応を利用しているため、従来のような有機溶剤を使用するプロセスと比較して環境への負荷が小さい、４）気相反応を利用しているため、有機溶剤を使用するプロセスで問題となっていた、液溜まり、コーティングむら等を生じることなく、複雑形状を有する基材にも、均一に薄膜をナノメートルスケールでコーティングすることができる、５）プロセスが簡易であり、かつ、光や電子線を使用しているため、低温処理が可能な省エネルギープロセスにより、優れた耐摩耗性、高潤滑性を有する基材を作製することができる、６）優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有する高潤滑性部材を提供することができる、等の格別の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例、比較例に係るアクリル基材の摩耗特性を示す説明図である。
【図２】実施例、比較例に係るポリスチレン基材の摩耗特性の変化を示す説明図である。
【図１】
0003870253.tif 000002
【図２】
0003870253.tif 000003