| Project/Area Number |
21K20549
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
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| Research Institution | Hyogo Prefectural Institute of Technology |
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Principal Investigator |
酢谷 陽平 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 研究員 (40908456)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | PVDF / P(VDF/TrFE) / 低電圧制御 / 分極配列制御 / インピーダンス / 検出能 / 強誘電相 / 常誘電相 / 結晶相転移 / 圧電性 / 有機強誘電体 / 成膜時電界印加 / 結晶構造転移 / 圧焦電性 |
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| Outline of Research at the Start |
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は有機材料の中で理論的に大きな分極量を有し、低環境負荷であることから焦電センサや圧電センサへの応用研究が進められている。センサへの応用には分極を有する結晶構造への転移とPVDF薄膜全体の分極配列の制御が必要になるが、その完全な制御には至っていない。本研究では、理論値に迫る高い分極量を示すPVDF薄膜の作製手法の確立を目指す。PVDFの成膜中に電界印加を行うことで結晶構造制御や分極配列制御を試み、PVDF薄膜の分極量やセンサ素子の電気特性を評価する。これにより、PVDFを用いた焦電センサや圧電センサの実現可能性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではポリフッ化ビニリデン(PVDF)のセンサデバイス応用を目指し、PVDFの常誘電結晶構造から強誘電結晶構造への結晶相転移と分極配列の同時低電圧制御、およびセンサの特性につながる電気特性の評価といった研究に取り組んでいる。
昨年度までにPVDFの結晶相転移と分極制御の同時制御が困難であるといった結果が得られており、PVDFのコポリマーであるポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体(P(VDF/TrFE))に材料を変えた。昨年度はP(VDF/TrFE)の薄膜において融液状態からの固化時に電圧印加を行い、それに伴う分極配列方向の変化の印加電圧依存性について評価を行った。その結果、、室温の抗電界以下の電圧印加でP(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向から60度回転した後に分極方向が垂直方向に変化することが確認できた。
本年度は融液状態からの固化時に電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜と従来の固体膜の状態で高電圧による分極処理をした薄膜との電気特性(インピーダンス、誘電率、誘電正接)の比較評価を実施した。従来の固体膜の状態で高電圧による分極処理をした薄膜では、インピーダンスの実部(抵抗成分)と虚部(容量成分)の両方ともが分極処理により増加している一方、融液状態からの固化時に電圧印加を行った薄膜では、虚部のみに印加電圧が大きくなると値が大きくなるといった電圧依存性が確認できた。これより、融液状態からの固化時に電圧印加により、理想的なキャパシタを形成したと推測している。また、従来の分極処理では誘電率は低下したものの、誘電正接は変化しなかったが、融液状態からの電圧印加では誘電率と誘電正接のいずれも印加電圧が大きくなるにつれ低下した。これはセンサとしての検出能が向上することを示しており、融液状態からの固化時の電圧印加といった処理が優位であること判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初予定していた材料のPVDFでは成果が得られず、P(VDF/TrFE)に材料を変えたことと、予定していた焦電係数の評価が達成できていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は融液状態からの固化時に電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜の焦電係数の電圧依存性評価を実施する。
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