| 研究実績の概要 |
本研究は、巨視的に材料ポアソン比が負となるような疑似的なAuxetic (オーセチック)挙動が実現できる不織布を新規合成し、鉛フリー圧電素材であっても驚異的な伸び変形率が達成できる振動発電素子を提案することを目的としている。
前年度はニオブ系無鉛圧電セラミックス(Na,K)NbO3からなる三次元(3D)不織布組織の形成に及ぼす電界紡糸条件を調べたが、外部振動を付与した際の変形挙動についてさらに改善を目論むため、H27年度は素材変更を実施し、(Na,K)NbO3セラミック粒子分散型圧電不織布の合成、さらにこれらを柔軟性に優れた高分子シートで挟み込む積層素子の新たな構造設計を行った。具体的には、(Na,K)NbO3粉末が充填されたポリビニルアルコール(PVA)シートをテープキャスト法で作製し、別途、(Na,K)NbO3粉末入りのポリフッ化ビニリデン(PVDF)不織布を電界紡糸して、これらを交互積層した圧電積層素子の合成に成功した。
その結果、不織布中の繊維間における接点の連結状態の制御によって、擬似オーセチック挙動が望めることが判明し、さらに上記の素子各部には最大 50 vol%の(Na,K)NbO3粉末が均一充填されているため、外部振動によって圧電効果が働き、振動周波数に応じて振動発電できることを立証した。また、応力付与に対する耐久性および歪量の定量評価から、積層型振動発電素子として優位な積層構造を調べ、特定方位の応力負荷状態において最大の耐久性と発電量が両立することも見出した。 そこで、これらの成果を取りまとめて誌上および学会発表した。
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