2019 Fiscal Year Annual Research Report
圧電高分子マルチプリンタによる３次元折り紙構造センサデバイスの開発
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19H02019
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
村澤 剛 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90348467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西岡 昭博 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (50343075)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧電高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、３次元任意形状に造形可能な高分子センサデバイスの創成を新提案技術により達成することである。具体的には、（１）圧電高分子フィルムセンサデバイスの作成技術を確立するとともに、（２）圧電高分子フィルムセンサデバイスの高性能化を試みる。さらに、（３）３次元構造の圧電高分子センサデバイスを開発するとともに、その性能を評価していく。最終的に、本技術により、材料創成という視点からのみでは到達不可能な超高性能センサ・アクチュエータデバイスを開発することを目指す。
本年度の研究では、「電極作成機能付の圧電高分子マルチプリンタの開発」と「圧電高分子フィルムセンサデバイスの作成技術の確立」を試みるとともに，「圧電高分子フィルムセンサデバイスの試作」を行うことを目的とした．
具体的な研究成果としては，自作の圧電高分子マルチプリンタに電極作成用のインクジェットヘッド（申請備品）を追加することにより、PVDFフィルムの上下面に電極をプリント可能にした。また，電極用インク（もしくは作成するPVDFインク）に対するインクジェット ヘッドの吐出条件を簡易に決定可能な，独自の「インクジェット 吐出条件決定システム」も開発した．これにより，任意形状の電極や多種のPVDFフィルムを高精度でプリントすることが可能となった．結果として，15mm×15mmのガラス基盤上に，電極／PVDF／電極の積層構造の圧電高分子フィルムセンサデバイスを作成することができた。デバイスのプリント形状誤差５％以下であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
電極作成機能付の圧電高分子マルチプリンタの開発を早期に完了することができた．また，プリントに用いる電極用インク及び自開発のPVDFインクをインクジェットヘッドで吐出可能な自作システムの開発にも成功した．さらに，電極／PVDF／電極の積層構造の圧電高分子フィルムセンサデバイスのプリントにも成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，電極／PVDF／電極の積層構造の圧電高分子フィルムセンサデバイスの高精度印刷に挑戦していく．また，PVDFインク作成に必須な顕微ラマン分光装置をベースにした新しい結晶構造評価システムの開発を進めるとともに．本研究で提案している「帯電分子配向法」の技術の構築に着手する。この技術は、圧電高分子マルチプリンタでのPVDFフィルム作成の過程に容易に組み込むことが可能である。「帯電分子配向法」では、乾燥中のPVDFフィルムに帯電させる方法（基盤と液滴のどちらを帯電させるか？・帯電のタイミングは？・帯電量は？など）と構造評価が成功の肝になる。最終的に、残留分極値が２０mC/m2以上、市販のPVDFフィルムと比較して誘起振動振幅・感度値の５０％上昇を目指す。
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