2018 Fiscal Year Annual Research Report
Controlled structure of novel organic pyroelectric materials on silk fibroin films
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16K17513
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
森本 勝大 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 助教 (90717290)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 極性ポリマー / ポリ尿素 / シルク / 誘電体 / 圧電体 / 配向制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は圧電性や焦電性を有するポリ尿素薄膜の高配向薄膜作製のため、配向誘起層としてシルクフィブロインを用いることで、高配向かつ分極処理不要な薄膜作製を目的としている。シルクフィブロインの薄膜作製やその構造解析は昨年実施済みであるため、本年は電気的物性評価として誘電分散特性を評価することで、電気的物性と化学物理的構造との相関関係を明らかにした。
ポリ尿素の誘電分散特性として室温から160℃の温度依存性を評価し、非常に大きな誘電緩和現象を確認した。この誘電緩和は温度と主に高周波数側へ変化し、強誘電性評価に伴う電界印加後には緩和の消失を確認した。ここから、誘電緩和が分子分極ではなく、薄膜中の空間電荷に伴うことが示唆されている。次に低分子量体の尿素オリゴマーでは、配向の異なる薄膜で異なる誘電緩和が確認された。溶液塗布による薄膜は温度とともに誘電緩和が見られた、一方で真空蒸着膜は誘電緩和が確認できなかった。昨年の結果を踏まえると、真空蒸着膜は高い結晶性と配向性から、温度による分子分極揺らぎを抑制し高温域まで安定した誘電特性を示したことを示している。
昨年構造制御したシルクフィブロイン薄膜においても同様に誘電分散を評価すると、構造制御の前後で誘電率の変化が確認できた。構造制御することでβシート構造を発現することは昨年見出しており、構造制御によりβシート化することで誘電率が低下することを明らかにした。誘電率の低下は水素結合の形成を示唆しており、構造解析結果と一致する。
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