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2014 年度 実績報告書

多孔質高性能圧電ポリマーを用いた多機能センサフィルム

研究課題

研究課題/領域番号 25630310
研究機関仙台高等専門学校

研究代表者

今井 裕司  仙台高等専門学校, 情報ネットワーク工学科, 准教授 (40334693)

研究分担者 庭野 道夫  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
木村 康男  東京工科大学, 工学部, 教授 (40312673)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード水素センサ / 圧力センサ / 溶液塗布法 / ポリフッ化ビニリデン / パラジウム
研究実績の概要

本研究課題では,自発分極を有するβ型ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを溶液塗布法により簡便な手法で作製し,室温で自立動作可能な高感度の圧電式水素ガスセンサの実用化へのアプローチに加え,基板上にβ型PVDFフィルムをパターニングした圧力センサへの応用を試みた。
本年度は,PVDFフィルム上にパラジウム(Pd)電極を堆積した圧電式水素ガスセンサの実用化を目指して,作製した水素ガスセンサの回復特性の評価を行い,Pd電極の水素吸着脱離機構の解明を目的とした。センサの実動作環境下におけるPd電極表面での触媒反応について,多重内部反射赤外吸収分光法でその場観察し,微視的な触媒反応機構の解明を行った。得られた赤外吸収スペクトルの結果から,Pd電極表面では初期に付着した有機物の分解と酢酸パラジウムの生成が水素吸着脱離過程に寄与していることが示唆された。
圧力センサへの応用では,溶液塗布法による電極基板上へのβ型PVDFフィルムの作製手法とPVDFフィルムのパターニング手法について検討を行い,圧力センサとしての特性評価を行った。チタン(Ti)電極基板上に,フッ化水素酸(HF)処理と酸化チタン(TiO2)ナノ粒子膜の作製を行うことで,溶液塗布法によりβ型PVDFフィルムを成膜できることがわかった。また,このPVDFフィルム上に導電性高分子(PEDOT:PSS)膜とPt膜を成膜することで,PVDFフィルムをジメチルアセトアミド(DMA)でエッチングすることに成功し,パターニングされたβ型PVDFフィルムを成膜できることがわかった。作製したPVDFフィルムの圧力特性評価では,応力の大きさに比例したスパイク状の電圧が出力されることがわかった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] 溶液塗布法による有機強誘電体薄膜(PVDF薄膜)の成膜2015

    • 著者名/発表者名
      中山貴裕,今井裕司,馬騰,山本英明,平野愛弓,庭野道夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-13
  • [学会発表] 溶液塗布法による有機強誘電体薄膜(PVDF薄膜)の成膜2015

    • 著者名/発表者名
      中山貴裕,今井裕司,馬騰,山本英明,平野愛弓,庭野道夫
    • 学会等名
      平成26年度日本表面科学学会東北・北海道支部講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-10
  • [学会発表] Infrared spectroscopic study on the mechanism of hydrogen adsorption and desorption on Pd surface2015

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, Y. Imai, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata and M. Niwano
    • 学会等名
      The Joint Symposium of 9th International Symposium on Medical, Bio-and Nano-Electronics, and 6th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tohoku University
    • 年月日
      2015-03-03 – 2015-03-03
  • [学会発表] 有機圧電フィルムを用いた水素ガスセンサの作製と検知特性2015

    • 著者名/発表者名
      菅野貴晋,今井裕司
    • 学会等名
      平成27年東北地区若手研究者研究発表会「音・光・電波・エネルギー・システムとその応用」
    • 発表場所
      日本大学工学部
    • 年月日
      2015-02-28 – 2015-02-28
  • [学会発表] 有機圧電ポリマーを用いた多機能センサの作製とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      小野凌太,菅野貴晋,今井裕司
    • 学会等名
      第20回高専シンポジウムin函館
    • 発表場所
      函館工業高等専門学校
    • 年月日
      2015-01-10 – 2015-01-10
  • [学会発表] 水素・酸素暴露時のパラジウム表面化学反応の赤外分光観察2014

    • 著者名/発表者名
      中山貴裕,今井裕司,山田夏樹,平野愛弓,庭野道夫
    • 学会等名
      第69回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-05
  • [学会発表] Infrared absorption spectroscopic study of surface chemical reactions on Pd exposed to hydrogen and oxygen2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, Y. Imai, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata and M. Niwano
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Shimane Prefectural Convention Center
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-06

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公開日: 2016-06-01  

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