JP2009001689A - 高分子物質の圧電・焦電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電・焦電素子1は、複数の独立気泡2を含有する高分子物質で成り、紫外線照射されつつ分極処理されている。これにより、紫外線が独立気泡内の放電をアシストし、該放電で発生した多くの電荷が独立気泡内壁に帯電することになるので、当該素子の圧電性を高めることができる。そして、素子内部に多数存在する気泡が全て独立しているので、圧縮応力が掛かっても潰れ難く、当該素子の剛性を高めることができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、高い圧電性を有する高分子物質の圧電・焦電素子を提供することにある。さらに、耐環境性、耐熱性に優れた安価な高分子物質の圧電・焦電素子を提供することにある。
図1(A)は、本実施形態の圧電・焦電素子の平面図であり、図1(B)は、図1のα−α線断面図である。
この圧電・焦電素子1は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)を発泡させて成形した発泡FEP(F−FEP)のシートを図1(A)に示すように矩形状に切断し、本発明の特徴的な部分である紫外線(以下、UV光という)を照射しつつコロナ放電を加えて電荷をトラップ(分極)させることにより作成されている。
この圧電・焦電素子1は、第1の手順としてFEPベースのペレットを作成する。第2の手順としてそのFEPベースのペレットをシートとして成形して矩形状に切断し矩形シートを作成する。第3の手順としてその矩形シートにUV光を照射しつつコロナ放電を加えて電荷をトラップさせ圧電・焦電素子1を作成する。
FEPに発泡の核材となるホウ酸アルミニウを混合し、二軸押出機により押し出すことによってFEPベースのペレットを作成する。FEPとホウ酸アルミニウムとの重量比は、FEPが100に対して、ホウ酸アルミニウムが5である。なお、本実施形態では発泡の核材にホウ酸アルミニウムを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば窒化ホウ素であっても構わない。
窒素ガスをシリンダー途中から導入することが可能な押出機にT字型のダイを取り付け、この押出機に第1の手順で作成されたペレットをセットする。そして、一定の圧力で窒素ガスを加えながらペレットをシリンダーから押出し、ダイ温度より低い温度の熱ロールによって巻き取りながら冷却することにより、針状の独立気泡2を有するシートを成形する。そして、そのシートを矩形状に切断して矩形シートを作成する。なお、本実施形態では、FEPを発泡させた独立気泡2を有するシートは、幅150mm、厚さ200μm、発泡率40%で成形されている。また、矩形シートは、60mm×60mmの正方形に切断されている。
図2は、UV光照射分極に使用するコロナ放電装置を示す概略図である。
このコロナ放電装置4は、土台41、側板42、電極プレート43、グリッド電極44、複数のワイヤ電極45、高圧水銀ランプ46を備えている。土台41の左右両端に側板42が1枚づつ設けられており、中央上面に電極プレート43が置かれている。2枚の側板42間には、グリッド電極44と複数のワイヤ電極45が掛け渡されている。複数のワイヤ電極45は、側板42間に所定間隔をあけて平行に掛け渡されている。
図3は、UV光を照射したときと照射しないときの圧電・焦電素子1の準静的圧電率d33値(pC/N)の比較図であり、図3(A)はグリッド電極44の電圧(Grid voltage(kV))を変化させたときの圧電・焦電素子1の準静的圧電率d33値を示したグラフ、図3(B)は分極時間(分)を変化させたときの圧電・焦電素子1の準静的圧電率d33値を示したグラフである。この試験は、圧電・焦電素子1に圧力を加えた時に発生する準静的圧電率d33値を測定したものである。
2 独立気泡
3 矩形シート
4 コロナ放電装置
11 素子上面
12 素子下面
21 気泡上面
22 気泡下面
41 土台
42 側板
43 電極プレート
44 グリッド電極
45 ワイヤ電極
Claims (2)
- 複数の独立気泡を含有する高分子物質の圧電・焦電素子であって、
紫外線照射されつつ分極処理されていることを特徴とする高分子物質の圧電・焦電素子。 - 前記高分子物質は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)であり、該FEPに発泡の核材を混合し、前記独立気泡を生成したことを特徴とする高分子物質の圧電・焦電素子。
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