诺奖候选技术“精密聚合”:日本领跑产品化
2021/07/15
“精密聚合”是一种能使构成化学物质的分子的长度和形状保持一致、实现预期功能的技术。开创这一领域的日本和美国的研究人员被视为诺贝尔奖候选人。日本的化学企业创造出各种高功能产品,不断推动普及。精密聚合已成为左右材料产业竞争力的技术,日本经济新闻(中文版:日经中文网)根据日本专利厅的专利申请技术动向调查报告汇总了全球的相关动向。
半导体已经成为关系到经济安全保障的战略物资,而刻印微细电路的工序不可或缺的光刻胶(感光树脂)正是采用精密聚合技术来制造。要应对接近极限的微细化,必须将光刻胶的多种分子相互连接起来,长度也要保持统一。还需要使杂质接近于零。在全球掌握巨大份额的日本JSR的主任研究员丸山研表示,“对光刻胶的高性能化来说,精密聚合是必不可少的”。
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塑料和合成纤维等化学品的结构是由很小的分子像念珠那样连成长串。例如,被用于塑料购物袋等的聚乙烯是由大量乙烯分子连接起来形成的。能使分子连接起来的化学反应就是聚合。
如果利用此前的聚合技术,分子的长度各不相同,中途会产生杂质。虽然在价格低廉的通用产品方面没有问题,但是对制造高功能材料形成阻碍。对研究人员而言,能形成特定的分子长度和结构的精密聚合是一大梦想。
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日美澳借助自主技术实现飞跃
关于精密聚合的各种尝试在世界上展开,带来飞跃契机的是1995年问世的“活性自由基聚合(LRP)”。当时的京都大学教授泽本光男(现为日本中部大学教授)和美国卡内基梅隆大学的教授克日什托夫·马蒂亚谢夫斯基分别自主进行技术开发,在同一时期发表了成果。1998年,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的3名研究人员发布了名为“RAFT聚合”(可逆加成-断裂链转移聚合)的另一种精密聚合技术。两种技术均可以将不同种类的分子连接起来,能用于广泛材料。随着这两种技术的问世,精密聚合的研究和应用变得活跃。
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