2000 Fiscal Year Annual Research Report

単結晶状強誘電性高分子膜における分子鎖運動,秩序形成過程および機能発現機構の研究

Research Project

Project/Area Number	10450357
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	大東弘二山形大学, 工学部, 教授 (90185372)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	石井文明北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30001308) 吉原章石巻専修大学, 理工学部, 助教授 (40166989) 田實佳郎山形大学, 工学部, 助教授 (00282236) 古賀啓子九州産業大学, 工学部, 助手 (90234723)
Keywords	強誘電性高分子 / P(VDF / TrFE) / 単結晶状膜 / 圧電効果 / 弾性率 / ブリルアン散乱 / 高次構造制御 / NMR
Research Abstract	顕著な強誘電性を示すフッ化ビニリデンと三フッ化エチレンの共重合体P(VDF/TrFE)の一軸延伸膜を常誘電相で熱処理結晶化すると,結晶c軸が延伸方向に配向するだけでなく,a,b軸も特定の方向に配向した単結晶状の膜となる.本年度は3年間の研究の最終年度として,X線回折,誘電緩和,圧電共振,ブリルアン散乱,NMRなどを手段として,この膜の高次構造,秩序形成過程,強誘電-常誘電相転移と分子鎖運動の関連について,総合的に研究を進めた.次の結果を得た.(1)強誘電相と常誘電相でのX線回折により,(i)ポーリング膜の強誘電相では(110)と(1^^-10)は膜面に平行であり,結晶はこれらの面を共有した双晶をつくる.(ii)a,b軸の配向秩序は常誘電相で形成され,高秩序化へ時間発展する.(2)長時間(100〜500時間)の熱処理でc軸と(110)面の配向秩序が顕著に向上する.分子鎖方向の縦波音速が10Kで10000m/sに達する単結晶状膜が得られた.ヤング率は10Kで203GPaであり,単結晶の理論弾性率に近い.(3)高圧(300MPa)での分子鎖方向の誘電測定結果はflip-flop運動するTGTG′連鎖の長さが,常圧での長さに比べて約2.5倍長いことを示す.(4)常誘電相にお3次の非線形誘電率は3次の誘電率は分子鎖方向では正であり,垂直方向では負であった.flip-flop運動するTGTG′連鎖の長さが,分子鎖方向の電場で長くなることを実証している.(6)ブリルアン散乱で求めた分子鎖方向の縦波音速が,GHz帯の測定にも拘わらず,圧電共振法で求めたKHz帯の音速との差異は少ないこと,キュリー点の前後で音速変化が少ないことが注目される.結果をランダウ理論にもとづき考察した.(7)NMRのスピン緩和から分子鎖のミクロな運動を明らかにした.本研究で高分子の本質がかなり明らかになった.しかし不明な点も多い.さらなる研究が望まれる.

Research Products
(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] H.Ohigashi: "Structure,properties and applications of ferroelectric single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymers"Material Research Symposium Proceedings. 600. 23-34 (2000)
[Publications] M.A.Barique : "Thickness dependence of orientation factors of crystal axes of poly-(vinylidene fluoride/trifluoroethelene) single crystalline films"Polymer J.. 33. 69-74 (2001)
[Publications] M.A.Barique: "Annealing effects on the Curie transition emperature and melting temperature of poly (vinylidene fluoride/trifluoroethylene) single crystalline films"Polymer . 42. 4981-4987 (2001)
[Publications] 大東弘二: "強誘電性高分子単結晶状膜の構造と物性"山形大学紀要(工学). 26. 77-99 (2001)
[Publications] H.Ohigashi : "Structure of single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer"Polymer J.. 33(発表予定). (2001)
[Publications] Y.Tajitsu: "Complete Pockels tensor component analysis of ferroelectric copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene"J.Materials Sci.Lett.. 19. 295-298 (2000)
[Publications] Y.Tajitsu: "Ferroelectric phase transition of single crystalline films of ferro electricpolymers using the new experimental system of simultaneous measurement of briefringence and thickness "J.Materials Sci.Lett.. 19. 381-383 (2000)
[Publications] 吉原章: "P[VDF/TrFE]単結晶状膜における強誘電相転移のLandau理論"石巻専修大学研究紀要. 11. 221-226 (2000)
[Publications] L.Otani: "Elastic Anisotropy of Single Crystalline P (VDF/TrFE) Copolymer Films with 75/25 Mol Ratio"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 2922-2927 (2000)
[Publications] L.Otain: "Brillouin scattering study of elastric properties in ferroelectric P [VDF75/TrFE25] copolymer single crystalline films"Phys.Rev.E. (発表予定).
[Publications] F.Ishii: "^1H-^<13>C Nuclear cross relaxation and molecular motions in single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer with 75mol% VDF."Jpn.J.Appl.Phys.. (発表予定).
[Publications] F.Ishii: "NMR Study on ^1H-^<13>C nuclear cross relaxation and molecular motions in vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer with 73mol% VDF."Macromolecules. (発表予定).
[Publications] 古賀啓子: "フッ化ビニリデン-三フッ化エチレン共重合体単結晶状膜の高次構造"九州産業大学総合機器センター研究報告. 3. 66-73 (2000)
[Publications] 古賀啓子: "ポリ-L-乳酸の圧電性"九州産業大学工学部研究報告. 37. 175-178 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

単結晶状強誘電性高分子膜における分子鎖運動,秩序形成過程および機能発現機構の研究

Principal Investigator

大東 弘二 山形大学, 工学部, 教授 (90185372)

Research Products

[Publications] H.Ohigashi: "Structure,properties and applications of ferroelectric single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymers"Material Research Symposium Proceedings. 600. 23-34 (2000)

[Publications] M.A.Barique : "Thickness dependence of orientation factors of crystal axes of poly-(vinylidene fluoride/trifluoroethelene) single crystalline films"Polymer J.. 33. 69-74 (2001)

[Publications] M.A.Barique: "Annealing effects on the Curie transition emperature and melting temperature of poly (vinylidene fluoride/trifluoroethylene) single crystalline films"Polymer . 42. 4981-4987 (2001)

[Publications] 大東弘二: "強誘電性高分子単結晶状膜の構造と物性"山形大学紀要(工学). 26. 77-99 (2001)

[Publications] H.Ohigashi : "Structure of single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer"Polymer J.. 33(発表予定). (2001)

[Publications] Y.Tajitsu: "Complete Pockels tensor component analysis of ferroelectric copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene"J.Materials Sci.Lett.. 19. 295-298 (2000)

[Publications] Y.Tajitsu: "Ferroelectric phase transition of single crystalline films of ferro electricpolymers using the new experimental system of simultaneous measurement of briefringence and thickness "J.Materials Sci.Lett.. 19. 381-383 (2000)

[Publications] 吉原章: "P[VDF/TrFE]単結晶状膜における強誘電相転移のLandau理論"石巻専修大学研究紀要. 11. 221-226 (2000)

[Publications] L.Otani: "Elastic Anisotropy of Single Crystalline P (VDF/TrFE) Copolymer Films with 75/25 Mol Ratio"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 2922-2927 (2000)

[Publications] L.Otain: "Brillouin scattering study of elastric properties in ferroelectric P [VDF75/TrFE25] copolymer single crystalline films"Phys.Rev.E. (発表予定).

[Publications] F.Ishii: "^1H-^<13>C Nuclear cross relaxation and molecular motions in single crystalline films of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer with 75mol% VDF."Jpn.J.Appl.Phys.. (発表予定).

[Publications] F.Ishii: "NMR Study on ^1H-^<13>C nuclear cross relaxation and molecular motions in vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer with 73mol% VDF."Macromolecules. (発表予定).

[Publications] 古賀啓子: "フッ化ビニリデン-三フッ化エチレン共重合体単結晶状膜の高次構造"九州産業大学総合機器センター研究報告. 3. 66-73 (2000)

[Publications] 古賀啓子: "ポリ-L-乳酸の圧電性"九州産業大学工学部研究報告. 37. 175-178 (2000)

大東弘二山形大学, 工学部, 教授 (90185372)