CN101641752B - 驻极体及具备该驻极体的静电感应型变换元件 - Google Patents

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Abstract

为了提供提高了表面电位的驻极体及具备该驻极体的静电感应型变换元件，将涂布用含氟聚合物组合物旋涂于铜基板上，将其烧成，由此形成驻极体，所述涂布用含氟聚合物组合物含有在主链中具有环结构的含氟聚合物以及硅烷偶联剂、非质子性含氟溶剂及作为质子性含氟溶剂的含氟醇。

Description

驻极体及具备该驻极体的静电感应型变换元件
技术领域
本发明涉及驻极体及具备该驻极体的静电感应型变换元件的改良。
背景技术
迄今为止，提出了使用在绝缘材料中注入了电荷的驻极体的发电装置、麦克风等静电感应型变换元件。作为上述驻极体的材料，例如可以使用下述专利文献1所记载的含氟聚合物。
但是，在上述现有的含氟聚合物中，存在下述问题：无法提高注入于驻极体的电荷的密度，并且表面电位不充分，无法提高使用了驻极体的静电感应型变换元件的电能与动能的变换效率。
专利文献1：日本特开平4-189880号公报
发明内容
本发明是鉴于上述现有的课题而得到的，其目的在于提供提高了表面电位的驻极体以及具备该驻极体的静电感应型变换元件。
为了达到上述目的，技术方案1记载的驻极体的发明的特征在于，含有在主链中具有环结构的含氟聚合物与硅烷偶联剂的混合物。
技术方案2记载的发明的特征在于，在技术方案1记载的驻极体中，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物含有羧基作为末端基团。
技术方案3记载的发明的特征在于，技术方案1或技术方案2记载的驻极体含有键合于所述羧基的硅烷化合物。
技术方案4记载的发明的特征在于，在技术方案1至技术方案3中任一项记载的驻极体中，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物是在主链中具有环结构的含氟脂肪族聚合物。
技术方案5记载的发明的特征在于，在技术方案1至技术方案4中任一项记载的驻极体中，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物是在主链中具有含醚性氧原子的环结构的含氟脂肪族聚合物。
技术方案6记载的静电感应型变换元件的发明的特征在于，具备技术方案1至技术方案5中任一项记载的驻极体。
根据本发明，可以提供提高了表面电位的驻极体及具备该驻极体的静电感应型变换元件。
附图说明
[图1]是在充电试验中使用的电晕充电装置的示意图。
[图2]是表示表面电位的测定点的设定例的图。
[图3]是表示驻极体A、B所保持的电荷的经时变化的情况的图。
[图4]是表示驻极体C、D所保持的电荷的经时变化的情况的图。
[图5]是热稳定性试验中所用的装置的示意图。
[图6]是表示驻极体A、B的热稳定性试验的结果的图。
[图7]是表示图案化的电极的图。
[图8]是振动发电试验的装置示意图。
符号说明
10铜基板、12直流高压电源装置、14电晕针、16栅极、18栅极用电源、19加热板、20对置电极、22电流计、24基电极、26保护电极、28玻璃基板
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的最佳方式(以下称为实施方式)进行说明。
本实施方式的特征在于，驻极体由下述材料构成，该材料含有在主链中具有环结构的含氟聚合物与硅烷偶联剂的混合物。另外，上述在主链中具有环结构的含氟聚合物优选含有羧基作为末端基团，可以在该羧基上键合硅烷化合物。
另外，上述在主链中具有环结构的含氟聚合物优选为在主链中具有环结构的含氟脂肪族聚合物，进而特别优选在主链中具有含醚性氧原子的环结构的含氟脂肪族聚合物。
本实施方式的驻极体可以通过将涂布用含氟聚合物组合物制膜来得到，所述涂布用含氟聚合物组合物将上述在主链中具有环结构的含氟聚合物以及硅烷偶联剂、非质子性含氟溶剂及作为质子性含氟溶剂的含氟醇作为必需成分。该制膜例如通过将上述涂布用含氟聚合物组合物旋涂在铜基板上并进行烧成来进行。
上述本实施方式的驻极体优选作为驱动器、传感器等对电能与动能进行变换的静电感应型变换元件。
此处，在主链中具有环结构的含氟聚合物是可溶于溶剂的聚合物，作为其优选的例子，可以举出在可溶于含氟溶剂的在主链中具有含氟脂肪族环结构的非晶质全氟聚合物。含氟聚合物优选为非晶质的含氟聚合物，但只要是结晶度为30％以下、优选为20％以下的含氟聚合物，均可以优选适用。
作为上述非晶质全氟聚合物的具体例，可以举出CF2＝CFO(CF2)nCF＝CF2(n＝1～3)的环化聚合物、全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)、全氟(1，3-二氧杂环戊烯)、全氟(4-甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯)等的均聚物或共聚物。也优选为使用了2种以上的这些单体的共聚物。另外，也优选这些单体与四氟乙烯、氯三氟乙烯、偏氟乙烯等氟烯烃的共聚物。另外，上述环化聚合、均聚及共聚中可以应用例如日本特开平4-189880号公报等中公开的现有公知的方法。
另外，作为溶解上述在主链中具有环结构的含氟聚合物的非质子性含氟溶剂，可以例示出以下的含氟化合物。
全氟苯、五氟苯、1，3-双(三氟甲基)苯、1，4-双(三氟甲基)苯等多氟芳香族化合物；全氟三丁胺、全氟三丙胺等多氟三烷基胺化合物；全氟十氢萘、全氟环己烷、全氟(1，3，5-三甲基环己烷)等多氟环烷烃化合物；全氟(2-丁基四氢呋喃)等多氟环状醚化合物、含氟低分子量聚醚等。
全氟己烷、全氟辛烷、全氟癸烷、全氟十二烷、全氟(2，7-二甲基辛烷)、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、1，1，1-三氯-2，2，2-三氟乙烷、1，3-二氯-1，1，2，2，3-五氟丙烷、1，1，1，3-四氯-2，2，3，3-四氟丙烷、1，1，3，4-四氯-1，2，2，3，4，4-六氟丁烷、全氟(1，2-二甲基己烷)、全氟(1，3-二甲基己烷)、2H，3H-全氟戊烷、1H-全氟己烷、1H-全氟辛烷、1H-全氟癸烷、1H，1H，1H，2H，2H-全氟己烷、1H，1H，1H，2H，2H-全氟辛烷、1H，1H，1H，2H，2H-全氟癸烷、3H，4H-全氟-2-甲基戊烷、2H，3H-全氟-2-甲基戊烷、1H-1，1-二氯全氟丙烷、1H-1，3-二氯全氟丙烷等多氟链烷化合物等。
这些非质子性含氟溶剂可以单独或混合使用。另外，除上述溶剂之外，还可以使用广泛围的化合物。例如，优选氢氟醚(HFE)等含氟溶剂。上述含氟溶剂是通式R1-O-R2(R1为可以具有醚键的碳原子数为5～12的直链状或支链状多氟烷基，R2是碳原子数为1～5的直链状或支链状烷基)表示的含氟溶剂。
如果R1的碳原子数为4以下，则难以溶解含有含氟环结构的聚合物，R1的碳原子数为13以上时，难以工业上购得，因此，R1的碳原子数选自5～12的范围。R1的碳原子数优选为6～10，更优选为6～7及9～10。
所谓多氟烷基是烷基的2个以上氢原子被取代为氟原子的基团，包括烷基的全部氢原子被氟原子取代的全氟烷基、以及烷基的2个以上氢原子被氟原子取代且烷基的1个以上氢原子被氟原子以外的卤原子取代而得到的基团。作为氟原子以外的卤原子，优选为氯原子。
作为多氟烷基，优选为对应的烷基的氢原子数的60％以上被氟原子取代而得到的基团，更优选为80％以上。进一步优选多氟烷基为全氟烷基。
在R1具有醚键的情况下，如果醚键数过多，则阻碍溶解性，因此R1中的醚键优选为1～3个，更优选为1～2个。如果R2的碳原子数为6以上，则显著抑制含有含氟环结构的聚合物的溶解性。R2的优选例为甲基或乙基。
如果含氟溶剂的分子量过大，不仅使得含氟聚合物组合物的粘度升高，而且使得含有含氟环结构的聚合物的溶解性降低，因此含氟溶剂的分子量优选为1000以下。另外，为了提高含有含氟环结构的聚合物的溶解性，含氟溶剂的氟含量优选为60～80重量％。作为优选的含氟溶剂，可以例示出下述溶剂。
F(CF2)5OCH3、F(CF2)6OCH3、F(CF2)7OCH3、F(CF2)8OCH3、F(CF2)9OCH3、F(CF2)10OCH3、H(CF2)6OCH3、(CF3)2CF(OCH3)CFCF2CF3、F(CF2)3OCF(CF3)CF2OCH3、F(CF2)3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)CF2OCH3、F(CF2)8OCH2CH2CH3、(CF3)2CFCF2CF2OCH3、F(CF2)2O(CF2)4OCH2CH3。
上述含氟溶剂中，特别优选为(CF3)2CF(OCH3)CFCF2CF3。
另外，作为上述硅烷偶联剂，在包括目前公知或周知的硅烷偶联剂的广范围中，可以例示出以下的溶剂。
三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基乙烯基甲氧基硅烷、二甲基乙烯基乙氧基硅烷等单烷氧基硅烷类。
γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基甲基二甲氧基硅烷、3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-十七氟癸基甲基二甲氧基硅烷等二烷氧基硅烷类。
γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基三甲氧基硅烷、3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-十七氟癸基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷等三烷氧基硅烷或四烷氧基硅烷类。
作为具有芳香族胺结构的硅烷偶联剂的芳香族胺系硅烷偶联剂(发现使用该硅烷偶联剂时，即使是三烷氧基化合物，也难以发生凝胶化或增稠。如果使用该硅烷偶联剂，则烷氧基硅烷发生缩合反应后，可以形成不具有碳原子数为2以上的烷基或亚烷基结构的结构，从而能提高耐热性)。
优选的芳香族胺系硅烷偶联剂是通式ArSi(OR1)(OR2)(OR3)、ArSiR4(OR1)(OR2)或ArSiR4R5(OR1)[式中，R1～R5分别独立地表示氢原子、碳原子数为1～20的烷基或芳基，Ar表示邻、间、或对氨基苯基]所表示的化合物。以下举出具体例。
氨基苯基三甲氧基硅烷、氨基苯基三乙氧基硅烷、氨基苯基三丙氧基硅烷、氨基苯基三异丙氧基硅烷、氨基苯基甲基二甲氧基硅烷、氨基苯基甲基二乙氧基硅烷、氨基苯基甲基二丙氧基硅烷、氨基苯基甲基二异丙氧基硅烷、氨基苯基苯基二甲氧基硅烷、氨基苯基苯基二乙氧基硅烷、氨基苯基苯基二丙氧基硅烷、氨基苯基苯基二异丙氧基硅烷等。
氨基的氢原子可以被烷基或芳基取代。例如，可以举出N，N-二甲基氨基苯基三烷氧基硅烷或N，N-二甲基氨基苯基甲基二烷氧基硅烷等。此外，例如，可以使用美国专利第3,481,815号说明书所记载的芳香族胺系硅烷偶联剂等。
这些硅烷偶联剂可以单独或组合使用。另外，优选使用它们的部分共水解物(partial cohydrolysate)。进而，优选使用上述硅烷偶联剂与四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷等四烷氧基硅烷的部分共水解物。其中，作为无损含氟聚合物的透明性、提高含氟聚合物的粘合性的部分共水解物，可以例示出如下的特别优选的例子：作为具有氨基的硅烷偶联剂，包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、氨基苯基三甲氧基硅烷、氨基苯基三乙氧基硅烷、氨基苯基甲基二甲氧基硅烷、氨基苯基甲基二乙氧基硅烷等；或作为具有环氧基的硅烷偶联剂，包括γ-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。更优选为具有氨基的硅烷偶联剂。
对于预先在主链末端或侧链导入了羧基的含氟聚合物，特别是具有氨基或环氧基的烷氧基硅烷类是有效的，对于预先在主链末端或侧链导入了酯基的含氟聚合物，特别是具有氨基或氨基苯基的烷氧基硅烷类是有效的。
在上述非质子性含氟溶剂中，具有氨基或环氧基的三烷氧基硅烷类与具有相同基团的二烷氧基硅烷类相比，本发明的液状组合物容易发生经时粘度上升或凝胶化。另外，三烷氧基硅烷类与二烷氧基硅烷类相比，在含氟聚合物的非质子性含氟溶剂溶液中的溶解性小。因此，在使用三烷氧基硅烷类时，优选添加质子性含氟溶剂、特别是含氟醇。
在二烷氧基硅烷类的情况下，虽然其溶解性不像三烷氧基硅烷类那么小，但是，同样可以通过添加质子性含氟溶剂、特别是含氟醇来提高溶解性。在二烷氧基硅烷类的情况下，由于液状组合物的经时粘度上升不像三烷氧基硅烷类那么明显，因此也可以不必添加含氟醇等质子性含氟溶剂，但添加的情况下能可靠地抑制粘度上升。
如上所述，如果在含氟聚合物溶液中添加质子性含氟溶剂，则能增加硅烷偶联剂在含氟聚合物溶液中的溶解性。进而，能抑制被认为是由硅烷偶联剂间的反应导致的粘度上升或凝胶化。作为上述质子性含氟溶剂，可以举出以下的溶剂。
三氟乙醇、2，2，3，3，3-五氟-1-丙醇、2-(全氟丁基)乙醇、2-(全氟己基)乙醇、2-(全氟辛基)乙醇、2-(全氟癸基)乙醇、2-(全氟-3-甲基丁基)乙醇、1H，1H，3H-四氟-1-丙醇、1H，1H，5H-八氟-1-戊醇、1H，1H，7H-十二氟-1-庚醇、1H，1H，9H-十六氟-1-壬醇、2H-六氟-2-丙醇、1H，1H，3H-六氟-2-丁醇等含氟醇。
三氟乙酸、全氟丙酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、3H-四氟丙酸、5H-八氟戊酸、7H-十二氟庚酸、9H-十六氟壬酸等含氟羧酸、上述含氟羧酸的酰胺、三氟甲磺酸、十七氟辛烷磺酸等含氟磺酸等。
上述质子性含氟溶剂可以单独使用或制成2种以上的混合物。
在非质子性含氟溶剂与质子性含氟溶剂的混合物中的含氟聚合物浓度通常为0.1～30重量％，优选为0.5～20重量％。硅烷偶联剂的配合量相对于100重量份含氟聚合物为0.01～50重量份，优选为0.1～30重量份。质子性含氟溶剂在非质子性含氟溶剂与质子性含氟溶剂的混合物中的配合量为0.01～50重量％，优选为0.1～30重量％。
实施例
以下，以上述实施方式的具体例为实施例进行说明。另外，本发明不限定于以下的实施例。
实施例1
按照以下的顺序制造本实施例的驻极体。
(1)涂布用含氟聚合物组合物的制造
使全氟聚丁烯基乙烯基醚以13％的浓度溶解于全氟三丁基胺中，得到聚合物溶液B。测定溶解于该聚合物溶液B中的聚合物的压缩成形膜的红外线吸收光谱，结果确认来自-COOH基的1775、1810cm-1的特征吸收，另外，溶解的聚合物用全氟(2-丁基四氢呋喃)溶液测定的固有粘度[η]为0.23。
另外，全氟聚丁烯基乙烯基醚是以过氧化二碳酸二异丙酯(((CH3)2CHOCOO)2)为聚合引发剂将全氟丁烯基乙烯基醚(CF2＝CFOCF2CF2CF＝CF2)环化聚合，将来自引发剂的不稳定末端通过热处理转化为-COF后，通过水解而制成-COOH。
(2)与硅烷偶联剂的混合物的制造
在84.6g的上述聚合物溶液B中加入4.7g的2-(全氟己基)乙醇与10.6g的全氟三丁基胺，进而加入0.4g的γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷进行混合，得到均匀的聚合物溶液A。
另外，在84.6g的上述聚合物溶液B中加入4.7g的2-(全氟己基)乙醇与10.6g的全氟三丁基胺，进而加入0.4g的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷并进行混合，得到均匀的聚合物溶液C。
另外，在84.6g的上述聚合物溶液B中加入0.4g的N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷并进行混合，得到均匀的聚合物溶液D。
(3)将上述聚合物溶液A以1000rpm、20秒的条件旋涂在3cm见方、厚度为350μm的铜基板上，在100℃下预烘烤10分钟后，以1080rpm、20秒的条件实施旋涂，在100℃下预烘烤10分钟，将上述一连串的层叠膜形成操作反复进行2次后，通过在100℃下1小时、在200℃下1小时的后烘烤，得到厚度为15μm的涂膜。按照实施例2的顺序在该涂膜中注入电荷，得到驻极体A。
另外，除使用上述聚合物溶液C及聚合物溶液D以外，与上述相同地将旋涂、预烘烤、旋涂、预烘烤的一连串的层叠膜形成操作重复2次后，进行后烘烤，由此得到厚度为15μm的涂膜。按照实施例2的顺序在上述涂膜中注入电荷，分别得到驻极体C及驻极体D。
比较例1
按照以下的顺序制造作为比较例的驻极体。
(1)将上述聚合物溶液B以1000rpm、20秒的条件旋涂在3cm见方、厚度为350μm的铜基板上，在100℃下预烘烤10分钟后，以1850rpm、20秒的条件实施旋涂，在100℃下预烘烤10分钟，将上述一连串的层叠膜形成操作反复2次后，最后通过在100℃下1小时、在200℃下1小时的后烘烤，得到厚度为15μm的涂膜。按照实施例2的顺序在该涂膜中注入电荷，制成驻极体B。
实施例2
对于上述驻极体A、B、C、D，按照以下的顺序进行充电试验。
图1表示用于充电试验的电晕充电装置的示意图。图1中，利用电晕放电向在铜基板(基电极)10上涂布聚合物溶液A、B、C、D而形成的膜中注入电荷，由此制成驻极体A、B、C、D。电荷的注入如下进行：以铜基板10为电极，利用直流高压电源装置12(HAR-20R5：Matsusada Precision制)在电晕针14与铜基板10间施加-8kV的高电压来进行。从电晕针14放电的负离子被栅极16均匀化后，射入到涂膜中，从而注入电荷。另外，从栅极用电源18向栅极16施加-600V的电压。另外，涂膜利用加热板19加热到玻璃化温度(Tg)以上，使注入的电荷稳定。
本实施例中，在大气气氛下，将各涂膜的试样在温度为120℃、充电电压为-8kV、充电时间为3分钟的条件下进行电晕充电后，将试样恢复至常温，用表面电位计(model 279；Monroe Electronics制)从膜的中心每隔3mm成格子状地测定9点的表面电位，求出其平均值。图2表示上述9点测定点的设定例。
另外，将各涂膜的试样在20℃、65％RH(相对湿度)的条件下保管，经时实施电位测定直至2500小时。
图3表示保持于上述各涂膜(驻极体A、B)中的电荷经时变化的情况。图3中，横坐标为经过时间，纵坐标为表面电位。保持于驻极体中的电荷密度越高，表面电位也越高。
由图3可知，混合了氨基硅烷的驻极体A相对于不混合氨基硅烷的比较例的驻极体B，电荷密度、经时稳定性均大幅提高。
同样，由图4可知，关于驻极体C、D，电荷密度、经时稳定性也均大幅提高。
表1中示出了各驻极体的表面电位在经时变化后基本变得稳定后的值。由表1可知，驻极体A、C、D中的任意一者的经时变化后的表面电位均高于驻极体B。
[表1]
  驻极体A   驻极体B   驻极体C   驻极体D
表面电位(V)   1240   490   1070   1120
经过时间(hr)   1200   1300   900   900
实施例3
对于上述驻极体A、B、C、D，按照以下的顺序进行热稳定性试验。
图5表示用于热稳定性试验的装置的示意图。图5中，利用电晕放电向在铜基板10上涂布聚合物溶液A、B而形成的膜注入电荷而形成驻极体A、B，与该驻极体A、B对置地配置对置电极20。由此，在各驻极体A、B与对置电极20之间形成电容。因此，如果在将各驻极体A、B加热时，被捕获于膜中的电荷变得不稳定，因扩散等，使表面附近的电荷消失，则蓄积于对置电极20中的电荷也减少。因此，能根据从对置电极20流出的电流值的大小来测定各驻极体A、B的热稳定性。
因此，将图5的用虚线表示的部分的温度以一定速度(1℃/分钟)升高，用电流计22对从各驻极体A、B释放的电荷量进行测定来作为从对置电极20流出的电流值i。另外，电流计22使用微电流计(Keithley制Model 6517A)。
图6表示利用图5的装置进行的各驻极体A、B的热稳定性试验的结果。由图6可知，混合了氨基硅烷的驻极体A相对于不混合氨基硅烷的比较例的驻极体B，热稳定性提高。驻极体A的峰位置的温度(185℃)比驻极体B的峰位置的温度(145℃)高，表示热稳定性高。
与上述相同，利用图5的装置进行驻极体C、D的热稳定性试验。驻极体C及D的峰位置的温度分别为176℃及168℃，与驻极体B相比耐热性优异。表2记载了各驻极体的峰位置的温度。
[表2]
  驻极体A  驻极体B   驻极体C  驻极体D
  TSD峰顶温度(℃)   185  145   176  168
实施例4(振动发电试验)
在厚度为0.7mm的Pyrex(注册商标)制玻璃基板28上，以Cr/Au/Cr(厚度50/200/50nm)的顺序通过蒸镀形成电极后，利用光刻法如图7所示地进行图案化。电极图案由在上表面形成驻极体的基电极(宽度150μm、间距300μm)24与保护电极26构成。将上述聚合物溶液A以1000rpm、20秒的条件进行旋涂，在100℃下预烘烤10分钟后，以1080rpm、20秒的条件下实施旋涂，在100℃下预烘烤10分钟，将上述有一连串的层叠膜形成操作重复2次后，通过在100℃下1小时、在200℃下1小时的后烘烤，得到厚度为16μm的涂膜(膜A)。
然后，在该膜A上蒸镀Cu，利用光刻进行图案化，制成金属掩模，以100W的RF功率利用O2等离子体将膜A干蚀刻60～70分钟。通过以上的工艺，得到仅在基电极24上图案化了的聚合物A涂膜(膜E)。将该膜E用实施例2记载的方法进行电晕放电处理，得到表面电位为-640V的驻极体膜(膜F)。
另外，通过相同的工艺同样地在厚度为0.7um的Pyrex制玻璃基板上制作图案化了的Cr/Au/Cr电极(对置电极A)，如图8所示，以30μm的间隔配置膜F与对置电极A，将膜F固定，使对置电极A以20Hz、1.2mm的幅度向图的箭头方向水平振动，由此得到最大为0.698毫瓦的电输出功率。

Claims (8)

1.一种驻极体，其特征在于，其是通过在下述涂膜中注入电荷而得到的，所述涂膜是通过将含有在主链中具有环结构的含氟聚合物、硅烷偶联剂、非质子性含氟溶剂及作为质子性含氟溶剂的含氟醇的涂布用含氟聚合物组合物制膜而得到的。
2.根据权利要求1所述的驻极体，其特征在于，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物含有羧基作为末端基团。
3.根据权利要求2所述的驻极体，其特征在于，所述驻极体含有键合于所述羧基上的硅烷化合物。
4.根据权利要求1所述的驻极体，其特征在于，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物是在主链中具有环结构的含氟脂肪族聚合物。
5.根据权利要求1所述的驻极体，其特征在于，所述在主链中具有环结构的含氟聚合物是在主链中具有含醚性氧原子的环结构的含氟脂肪族聚合物。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的驻极体，其特征在于，所述硅烷偶联剂为具有氨基的硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的驻极体，其特征在于，所述硅烷偶联剂的配合量相对于每100重量份所述在主链中具有环结构的含氟聚合物为0.01～50重量份。
8.一种静电感应型变换元件，其特征在于，具备权利要求1～7中任一项所述的驻极体。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2256761A4 (en) * 2008-02-22 2011-08-31 Asahi Glass Co Ltd ELECTRON AND CONVERTER WITH ELECTROSTATIC INDUCTION
KR20110002458A (ko) 2008-03-27 2011-01-07 아사히 가라스 가부시키가이샤 일렉트릿 및 정전 유도형 변환 소자
CN101981456B (zh) 2008-03-31 2013-11-06 旭硝子株式会社 加速度传感器装置及传感器网络系统
KR20110008009A (ko) 2008-04-17 2011-01-25 아사히 가라스 가부시키가이샤 일렉트릿 및 정전 유도형 변환 소자
CN102159649B (zh) * 2008-09-19 2014-04-16 旭硝子株式会社 驻极体及静电感应型转换元件
KR101577851B1 (ko) * 2009-02-20 2015-12-15 아사히 가라스 가부시키가이샤 일렉트렛의 제조 방법 및 정전 유도형 변환 소자
CN102308351B (zh) 2009-02-20 2014-03-19 旭硝子株式会社 驻极体的制造方法及静电感应型转换元件
JP5407668B2 (ja) * 2009-08-28 2014-02-05 旭硝子株式会社 静電誘導型発電素子の製造方法
EP2648196A4 (en) * 2010-12-03 2018-04-04 Asahi Glass Company, Limited Charge retention medium
JP2012138514A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Asahi Glass Co Ltd 携帯装置
WO2013015385A1 (ja) 2011-07-28 2013-01-31 旭硝子株式会社 エレクトレットおよびその製造方法、ならびに静電誘導型変換素子
JP5516616B2 (ja) 2012-02-07 2014-06-11 日立化成株式会社 懸濁粒子装置及びこれを用いた調光装置並びにその駆動方法
JPWO2013129142A1 (ja) * 2012-02-29 2015-07-30 日本バルカー工業株式会社 圧電素子用多孔質樹脂シートおよびその製造方法
JP5795976B2 (ja) * 2012-03-13 2015-10-14 ムネカタ株式会社 被コーティング物の表面に高圧電率の圧電性樹脂膜を形成する方法
CN103051244B (zh) * 2012-12-15 2016-01-13 华中科技大学 一种纸基柔性发电装置及其制造方法
KR20150107815A (ko) * 2013-01-16 2015-09-23 바이엘 머티리얼사이언스 아게 다층 전기기계 변환기의 제조 방법
JP5598581B2 (ja) * 2013-07-25 2014-10-01 旭硝子株式会社 静電誘導型発電素子およびその製造方法
RU2528618C1 (ru) * 2013-11-19 2014-09-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена" (РГПУ им. А.И. Герцена) Способ изготовления пленочного электрета
JP2019104156A (ja) * 2017-12-12 2019-06-27 日東電工株式会社 エレクトレットフィルムおよび透明導電層付エレクトレットフィルム
JP2019106440A (ja) * 2017-12-12 2019-06-27 日東電工株式会社 エレクトレットフィルム
RU2696623C1 (ru) * 2018-07-05 2019-08-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ получения полимерного электрета
JP7390687B2 (ja) * 2019-12-13 2023-12-04 株式会社デンソー エレクトレット
US11917919B2 (en) 2019-12-13 2024-02-27 Denso Corporation Electret

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481815A (en) * 1967-06-20 1969-12-02 Dow Corning Silane coupling agents for aryl-containing,thermally stable polymers ii

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD141881B1 (de) * 1978-12-29 1981-07-29 Rudi Danz Verfahren und vorrichtung zur polarisierung von polymerformkoerpern
US4642504A (en) * 1983-04-08 1987-02-10 Sarcos, Inc. Electric field machine
JPS60225416A (ja) * 1984-04-24 1985-11-09 三井化学株式会社 高性能エレクトレツトおよびエアフイルタ−
US5731116A (en) * 1989-05-17 1998-03-24 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Electrostatic information recording medium and electrostatic information recording and reproducing method
JPH0736916B2 (ja) 1990-05-14 1995-04-26 荏原インフイルコ株式会社 有機性汚水の生物膜濾過装置
JP3005040B2 (ja) * 1990-11-22 2000-01-31 旭硝子株式会社 コーティング用樹脂組成物
JPH05155936A (ja) * 1991-12-04 1993-06-22 Asahi Glass Co Ltd 含フッ素重合体
JP4288855B2 (ja) * 1998-08-24 2009-07-01 ダイキン工業株式会社 フッ素ポリマーからなる薄層被膜およびその形成方法
JP2004128361A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 Daikin Ind Ltd 帯電性部材、帯電性部材製造方法及びエレクトレットマイクロホン・アセンブリーの製造方法
US7449811B2 (en) * 2004-11-26 2008-11-11 The University Of Tokyo Electrostatic induction conversion device
JP4670050B2 (ja) * 2004-11-26 2011-04-13 国立大学法人 東京大学 エレクトレット及び静電誘導型変換素子
RU2298245C1 (ru) * 2005-12-20 2007-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (ГОУ ВПО СГТУ) Способ получения полимерного электрета

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481815A (en) * 1967-06-20 1969-12-02 Dow Corning Silane coupling agents for aryl-containing,thermally stable polymers ii

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Publication number Publication date
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