電気回路接続した圧電性高分子を用いたコントロール可能な吸音材料に関する研究

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23760545
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 赤坂 修一 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (00501066)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: 建築環境・設備 / 構造・機能材料 / 吸音材料 / 圧電性材料

Research Abstract

圧電性材料は，力学的エネルギーが印加されると，力学的，電気的エネルギーロスを生じる．電気回路を接続し，電気的インピーダンスを最適化することにより，電気的エネルギーロスが増加し、材料全体のエネルギーロスが向上する。本研究は、電気回路を接続した圧電性材料の吸音特性（エネルギーロス）について，材料物性・電気的パラメータとの関連を明らかにし，電気回路により吸音特性をコントロール可能な材料の創製を目的としている。本年度は、サンプル作成条件の検討と電気回路接続による力学物性の変化の観察、さらに吸音測定時の材料の振動振幅と発生電圧の測定を行うための装置の構築を行なった。１．材料物性の異なる圧電性高分子の作製：材料として用いる、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン/トリフッ化エチレン共重合体（P(VDF/TrFE)）について、延伸条件、分極条件を変えて圧電性材料を作製し、材料物性の異なるサンプルが得られた。２．電気回路の作製と電気回路接続による材料物性変化の解析：電気回路として、インダクタンス、負性抵抗を作製した。P(VDF/TrFE)に接続して、力学特性を測定したところ、サンプルのキャパシタンスとインダクタンスの共振周波数において、エネルギーロスの指標となる損失弾性率、tanδが約２倍に向上することを確認した。３．垂直入射吸音率・振動振幅・発生電圧の同時測定システムの構築：購入したＦＦＴアナライザを用いて、垂直入射管における音波入射時のサンプルの振動振幅と発生電圧の同時測定が可能になった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

サンプル作成条件の検討と電気回路接続による物性変化の解析については、予定通り、物性の異なる圧電性材料が得られ、電気回路を接続した効果（エネルギーロスの向上）が確認できている。圧電率の高いサンプルが得られれば、外部電気回路接続によるエネルギーロスは大きくなるため、作成条件に関しては、今後も検討を続けていく。垂直入射吸音率・振動振幅・発生電圧の同時測定システムについては、吸音率が既存のシステムと若干異なる結果となり、改良が必要であるが、振動振幅と発生電圧の測定は可能になった。

Strategy for Future Research Activity

本年度、電気回路接続により、サンプルのエネルギーロスが向上することを確認した。今後は、より高いエネルギーロスを示すためのサンプル作製、電気回路の改良を行うとともに、本年度、作製した垂直入射吸音率・振動振幅・発生電圧の同時測定システムを用いて、力学的エネルギー、電気的エネルギーロスと材料物性、電気的パラメータとの関連を明らかにする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

主に、圧電性材料、電気回路素子、測定システム部品などの購入のための消耗品費を予定している。また、得られた成果の学会発表のための旅費、学会費、投稿論文のための費用を予定している。次年度使用額が179,290円となっているが、ＸＹステージの固定に用いるステージベースの納品時期が３月頃だったため、執行時期が遅れたことによるもので、既に２３年度の経費は全額支出済みである。