1990 Fiscal Year Annual Research Report
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01460228
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
大東 弘二 山形大学, 工学部, 教授 (90185372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粟野 宏 山形大学, 工学部, 助手 (20202773)
彦坂 正道 山形大学, 工学部, 助教授 (60087103)
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| Keywords | 低温物性 / 高分子強誘電体 / 高分子圧電材料 / 音波物性 / 超音波トランスジュ-サ / 焦電性 / P(VDFーTrFE) / 液晶高分子 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は強誘電性高分子の低温における圧電性を焦電性を研究して,それらの起源を解明するとともに,低温用超音波変換素子材料としての性能を評価し,これを低温超音波トランスジュ-サに用いて高分子材料など機能性材料の低温超音波物性を研究することにある.この目的のために本年度は昨年度導入した低温装置を用いていろいろな強誘電性高分子の圧電効果と焦電効果を室温から低温(8K)まで測定した.また低温音波物性の研究のために,位相比較法による超音波の音速・吸収の精密測定装置を開発した.この装置は音速が10^<-5>の精度で測定できる.この装置を用いていくつかの高分子の低温音波物性を測定した.その結果,次のことが分かった.
(1)強誘電性高分子であるPVDF,P(VDFーTrFE),P(VDFーTrFE)では,誘電率εと弾性率c初よい温度依存性を乙が,その積(εc)と電気機械結合係数ktは,室温から低温(8K)まで一定値をもつ.このことから,強誘電性高分子の圧電性が強誘電性と結合した電歪に起因し,その電歪定数にほとんど温度依存性がない.
(2)P(VDFーTrFE)は極低温でも高効率,高周波,広帯域特性をもつ優れた超音波トランスジュ-サ材料である.
(3)P(VDVーTrFE)は低温でも強い焦電効果を示す.交流光刺激による焦電効果の温度依存性は誘電率,比熱および分極を1次元振動子に対するDebyeの振動子理論を適用してほぼ定量的に説明できる.
P(VDFーTrFE)を超音波変換素子に用いて,PMMA,液晶高分子(LCP),炭素繊維複合材料など,高機能材料の音速,吸収を測定した.PMMAでは30K以下に酸素に結合したメチル基の回転吸収が,LCPでは,分子鎖配向方向と垂直方向の音速と吸収とその温度依存性に強い異方性が見いだした.今後,文研究で蓄積した低温技術と超音波測定技術を用いて,酸化物超伝導体,有機伝導体などの相転移,電子と格子の相互作用等の研究も進める予定である.
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[Publications] K.Koga: "Crystallization,Field Induced Phase Transition,Thermally Induced Phase Transformation,and Piezoelectric Properties of P(VDFーTrFE)Copolymers with High Molar Ratio of VDF" Journal of Applied Physics. 67. 965-974 (1990)
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[Publications] H.Ohigashi: "Piezoelectric Properties of HighーPressure Crystallized PVDF films and Their Applications to HighーTemeperatureーResistant Ultrasonic Transducers" Japanese Journal Applied Physics Supplement. 30ー1. (1991)
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[Publications] H.Ohigashi: "Ferroelectric Domain Formation in P(VDFーTrFE)" Applied Physics Letters.
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[Publications] H.Ohigashi: "Phase Diagram of Vinylidene FluorideーTrifluoroethylene Copolymers;VDF Dependence of Curie and Melting Points" Journal of Applied physics.
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[Publications] H.Ohigashi: "Piezoelectric Properties of Ferroelectric Polymers at Low Temperatures" Proc.1990 IEEE Ultrasonic Symposium. (1991)
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[Publications] GuoーRong Li: "Pyroelectric Behaviors Ferroelectric Copolymer P(VDFーTrFE) at Low Temperatures" Physical Review B.
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[Publications] M.Hikosaka: "Unified Theory of the Nucleation of Folded Chain Crystals (FCCs) and EXtended Chain Crystals (ECC) of Polymers.(II)ーーOrigin of FCC and ECCーー" Poymer. 31. 458-468 (1990)
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[Publications] S.Rastogi: "The Role of Mobile phases in the Crystalliztion of Polyethylene:Part I.Metastability and Lateral Growth" Macromolecules. (1991)
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[Publications] S.Rastogi: "New Trends in Polymer Crystallization Studies.Part II The Role of Transient Mesophases in Polymer Crystallization," Makromolekular Chem.Symposia,. (1991)
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[Publications] M.Hikosaka: "New Crystallization Mechanism of PolymersーLamellar Thickening Growth Mechanismー" Polymer.
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[Publications] M.Hikosaka: "Equilibrium Triple Point Pressure and PressureーTemperature (PーT)Phase Diagram of Polyethylene" Polymer.
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[Publications] S.Rastogi: "The Role of Mobile Transient Mesophases in Polymer Crystallization," Polymer.
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[Publications] M.Hikosaka: "Morphology and Growth of Extended Chain Crystals of Polyethylene" Mecromolecular Sci.Phys.
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[Publications] H.Awano: "Radical Salts as Charge Transfer Complexes between Aromatic Diamines and Their Diiminum Cations" Syntetic Metals. 36. 263-266 (1990)
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[Publications] H.Awano: "Electrodeposition of the Radical Salts of Some Aromatic Diamines from Acetonitorile Solution" Synthetic Metals. 39. 327-341 (1991)
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[Publications] H.Awano: "Absorption Spectra of the Cationic salts in Acetonitrile Solutions" Bull.Chemical Soc.Japan. 63. 2101-2103 (1990)
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[Publications] GuoーRong Li: "Anomalous NonーLinear Dielectric Effect in Copolymers of Vinylidene Fluoride and Trifluoroethylene" Journal Applied Physics.
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[Publications] 大東 弘二: "機能性高分子(電子機能材料・超音波素子)" 高分子学会, (1991)
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[Publications] 彦坂 正道: "高分子機能材料" 高分子学会, (1991)
