| 研究概要 |
本研究の目的は強誘電性高分子の低温における圧電性を焦電性を研究して,それらの起源を解明するとともに,低温用超音波変換素子材料としての性能を評価し,これを低温超音波トランスジュ-サに用いて高分子材料など機能性材料の低温超音波物性を研究することにある.この目的のために本年度は昨年度導入した低温装置を用いていろいろな強誘電性高分子の圧電効果と焦電効果を室温から低温(8K)まで測定した.また低温音波物性の研究のために,位相比較法による超音波の音速・吸収の精密測定装置を開発した.この装置は音速が10^<-5>の精度で測定できる.この装置を用いていくつかの高分子の低温音波物性を測定した.その結果,次のことが分かった.
(1)強誘電性高分子であるPVDF,P(VDFーTrFE),P(VDFーTrFE)では,誘電率εと弾性率c初よい温度依存性を乙が,その積(εc)と電気機械結合係数ktは,室温から低温(8K)まで一定値をもつ.このことから,強誘電性高分子の圧電性が強誘電性と結合した電歪に起因し,その電歪定数にほとんど温度依存性がない.
(2)P(VDFーTrFE)は極低温でも高効率,高周波,広帯域特性をもつ優れた超音波トランスジュ-サ材料である.
(3)P(VDVーTrFE)は低温でも強い焦電効果を示す.交流光刺激による焦電効果の温度依存性は誘電率,比熱および分極を1次元振動子に対するDebyeの振動子理論を適用してほぼ定量的に説明できる.
P(VDFーTrFE)を超音波変換素子に用いて,PMMA,液晶高分子(LCP),炭素繊維複合材料など,高機能材料の音速,吸収を測定した.PMMAでは30K以下に酸素に結合したメチル基の回転吸収が,LCPでは,分子鎖配向方向と垂直方向の音速と吸収とその温度依存性に強い異方性が見いだした.今後,文研究で蓄積した低温技術と超音波測定技術を用いて,酸化物超伝導体,有機伝導体などの相転移,電子と格子の相互作用等の研究も進める予定である.
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