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2021 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 19H02019
研究機関山形大学

研究代表者

村澤 剛  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90348467)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード圧電高分子材料
研究実績の概要

【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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [学会発表] インクジェットヘッド搭載圧電高分子プリンタを用いたPVDF フィルムデバイスの印刷2021

    • 著者名/発表者名
      浦山貴行、村澤剛
    • 学会等名
      日本実験力学会 2021年度年次講演会
  • [学会発表] その場ラマンスペクトルの開発と速乾性PVDFインクの結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      富山皓生、山田典靖、村澤剛
    • 学会等名
      日本実験力学会 2021年度年次講演会
  • [備考] 村澤研究室ホームページ

    • URL

      http://smart-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/murasawa/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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