| 研究課題/領域番号 |
25288059
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
田實 佳郎 関西大学, システム理工学部, 教授 (00282236)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 圧電性 / ポリ乳酸 / トリブロック共重合体 / 高次構造 |
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| 研究概要 |
本年度はレイリ波を発生させる圧電材料をより効果的なものにするためにL型ポリ乳酸(PLLA)の改質を精力的に行った．PLLAの機械的特性の向上，更に熱的な安定性を，改質剤添加により工業的に模索されてきた．その中で，柔軟性を付与したアクリル系高分子とのアロイ化は効果があるとの報告が増えている．特にアクリル系のゴムから成るコア部分を，PLLAと相容性の高いPMMAのシェルとして包んだコアシェル型高分子，ソフト部位を中心に，その両端をPLLAとの相容性の高いアクリル系高分子をハード部位とするトリブロック共重合体が注目されている．本課題ではコアシェル型より高次構造を変化させるトリブロック共重合体を用いた．使用したトリブロック共重合体は，アクリル酸ブチル(BA: ソフト部位)を中心としてメタクリル酸メチル(MMA: ハード部位)を両端とするトリブロック共重合体(以下PMMA/PBA/PMMA)である．アロイ化による高次構造変化が圧電性に及ぼす影響を検討するために，PBA比を変えたものを準備し，実験をすすめた．作成した延伸フィルムの圧電率は殆どが10 pC/N以上であり，15 pC/N以上という従来値の二倍以上の値も得られている．この原因を明らかにするために，顕微鏡観察を行ったが，大きな違いは見出せなかった．そこで，原子間力顕微鏡(AFM)を用い追求した．圧電率が高い試料は共通して，PLLA単体で大きく発達している構造体が，緻密な構造体に変化し，より均一化していることが分かった．この高次構造が実現された結果，外から加えられた応力(歪)が結晶内の分子鎖に有効に加わり，双極子の回転運動がより生起し，圧電率が向上したのではないかと考えている．
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| 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
当初の計画に従い実験をはじめたが，アクリル助剤を添加による圧電性向上の効果が想像以上に大きく，計画を多少変更し，これを重点的に進めた．その結果，従来の圧電性を３倍以上に高めることに成功した．この方法は工業的なプロセスとして確立されているものであり，実用性を高めることを意味する．しかしながら，その追及に時間をかけたためにレイリー波を利用した実験は手薄になった．しかし，今後の展開を考えると，材料が大きく改質できるようになったことで総合的には課題達成の可能性が高まったといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
圧電性の向上した材料を積極的に利用し，計画を着実にすすめることで課題を達成したい．特に前年度達成したアクリル助剤を添加した系は当初困難と思われていた以上の耐久性，強靭性を発現するので，レイリ波の安定的な発生に寄与する可能性が高い．これを積極的に利用していきたい．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
本年度は材料改質による圧電性向上が想像以上の効果をあげたために，デバイス検討より，そちらの研究を優先的にすすめた．その結果，デバイス検討時期が全体的に後ろにずれたために計測システム開発用部品調達を控えたため．
材料開発に一定の目途がたったために計測システムの開発に時期はずれたが計画通りに着手するので，その点は変更の必要ない．しかし，前年度に新たに見出したアクリル助剤添加系は，耐久性，強靭性を発現するので，レイリ波の安定的な発生に寄与するシステムをあわせて構築するため，その経費として使用する．
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