2021 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

Research Project

Project/Area Number	19H02019
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	村澤剛山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90348467)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	圧電高分子材料
Outline of Annual Research Achievements	【3次元構造圧電高分子センサデバイスの作成】 3次元構造作成手法として、新たに日本の「折り紙」の技術を取り入れた以下の手法を提案した。まず、(1)ゴムを伸ばし、その表面上にフィルムをプリントする。プリント後、(2)ゴムの伸びを戻すことで、プリントされたフィルムは座屈され、形状がアーチ上になる。この時、プリントするフィルム上に折り目をつけることで、形状を多様な形にすることができる。上記のような「折り紙」の技術を礎に、さらに多軸で延伸方向を制御し、折り目も複雑化することで、様々な3次元構造の実現が可能となる。令和3年度では、圧電高分子センサフィルムデバイスをゴム上にプリントし、上記と同様の手法で、Free-standing の3次元圧電高分子センサフィルムデバイスを作成することを試みた。一方で、PVDF フィルムと電極を積層して任意形状の3次元構造体を造形する手法についても研究を進めた。【3次元構造圧電高分子センサデバイスの評価】作成した積層圧電高分子センサフィルムデバイスに力学的負荷を与え、生じた電圧を計測するといった、センサデバイスの評価手法の構築を行うとともに、任意形状のプリンテッド積層圧電高分子センサフィルムデバイスの性能評価を試みた。評価手法についてはまだ改善の余地が多いが、作成されたプリンテッド積層圧電高分子センサフィルムデバイスに対して、振動センサとしての機能を確認することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason PVDFフィルムと電極を複数積層して任意形状の3次元構造体を造形することができた。また、作成した圧電高分子センサフィルムデバイスに力学的負荷を与え、生じた電圧を計測することを可能とした。概ね研究計画通りの進捗状況である。
Strategy for Future Research Activity	研究計画通りに研究課題を推進していく。一方で、プリント中のPVDF液滴乾燥に要する時間が予想以上であり、速乾性のPVDFインクの開発を同時に行なっていく予定である。