2020 Fiscal Year Annual Research Report
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
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19H02019
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
村澤 剛 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90348467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧電高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【圧電高分子フィルムセンサデバイスの分極処理技術の確立】
プリントされたPVDFフィルムは、分極処理（ポーリング）を施すことで高い圧電特性を引き出すことができる。この処理は、PVDF中の分子鎖のH原子とF原子の向きを揃えるために行われる。一般的に、作成されたβ型PVDFフィルムに対して、百数十℃の温度下で数百Vの電圧を印加することにより、分極処理は行われる。しかしながら、この手法では、フィルム作成後に別途の処理が必要となってしまう。そこで、本申請研究では、「帯電分子配向法」を提案した。静電気発生装置と静電気測定器を用いて、任意電圧の静電気を発生させるシステム（帯電分子配向システム）のプロトタイプを構築した。また、帯電させた基盤上にPVDF溶液を滴下し、溶液を乾燥・固化（溶媒キャスト）することで分極処理されたPVDFフィルムを形成させた。さらに、来年度以降に計画している帯電分子配向法の「P-P プリンタへの実装」の準備を行った。一方で、来年度以降、乾燥中のPVDFフィルムに帯電させる方法（基盤と液滴のどちらを帯電させるか？・帯電のタイミングは？・帯電量は？など）を模索するとともに、構造評価（申請備品の顕微ラマン分光装置をベースに構築した新しい計測システム）を精密に行っていく必要があることがわかった。
【３次元構造圧電高分子センサデバイスの作成と評価】
PVDFフィルムと電極を複数積層して３次元構造体を造形することを試みた。６層構造のPVDF積層デバイスの作成に成功した。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ることがわかり、P-pプリンタで用いる速乾性のPVDFインクの開発の必要性が生じた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた帯電分子配向法の予備実験を行い、帯電分子配向法の「P-P プリンタへの実装」の準備を行うことができた。また、PVDFフィルムと電極を複数積層して３次元構造体を造形することができた。おおむね研究計画通りの進捗状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、帯電分子配向法（帯電方法と構造評価）の確立を進めるとともに、P-P プリンタへの実装を試みる予定である。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インクの開発を早急に進める必要があることがわかった。
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