JP6693619B2 - β型ポリフッ化ビニリデン膜付基材及びその製造方法、並びにβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ及びその製造方法 - Google Patents
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(第1の実施形態)
<β型ポリフッ化ビニリデン膜付基材>
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるβ型ポリフッ化ビニリデン膜付基材の構造を模式的に示す正面図である。図示するように、β型ポリフッ化ビニリデン膜付基材(以下、「PVDF膜付基材1」という)は、樹脂フィルム11と、樹脂フィルム11上に形成される多孔質膜12とを含む基材10と、多孔質膜12上に形成されるβ型ポリフッ化ビニリデン膜(以下、「PVDF膜20」という)とを含むものである。PVDF膜付基材1は、詳細は後述するが、樹脂フィルム11上に形成される多孔質膜12を含む基材10上にPVDF膜20が形成されてなるものであるため、基材10への密着性及び柔軟性に優れるものである。
体積空隙率(%)=((真のPVDFの質量−みかけのPVDFの質量)/真のPVDFの質量)×100 ・・・(1)
PVDF膜付基材1の製造方法は、大がかりな設備を必要とせず、溶液塗布法による簡便な方法により、圧電特性に優れ且つ純度が高く基材10への密着性に優れたPVDF膜20を具備したPVDF膜付基材1を製造するものである。
基材10の準備工程は、PVDF膜20の基材10に対する密着性と柔軟性を両立して維持することが可能な基材10を準備する工程であり、本実施形態では、基材10としてOHPフィルムを準備した。
<β型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ>
図2は、本発明の第2の実施形態にかかるβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサの構造を模式的に示す平面図であり、図3は、図2の断面図であり、(a)はA−A′線断面図、(b)はB−B′線断面図である。図示するように、PVDF膜20を具備する圧電センサ(以下、「PVDFセンサ2」という)は、基材10と、基材10の少なくとも一部の領域上に形成される第1電極30と、第1電極30上に形成されるPVDF膜20と、PVDF膜20中に配設される第2電極40とを含むものである。PVDFセンサ2は、PVDF膜20との密着性の問題が解消され、且つ柔軟性を有する基材10を用いており、柔軟性を有する第1電極30及び第2電極40が形成されているため、PVDF膜20の特長である柔軟性を阻害することなく、センサ全体としても柔軟性に優れるものである。なお、基材10及びPVDF膜20については、上述した通りであるので説明を適宜省略する。
図4は、β型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサの製造方法を説明するための図であり、(a)は基材上に第1電極を配置した状態を示す平面図及び正面図であり、(b)は基材の上方に第2電極を配置した状態を示す平面図及び正面図であり、(c)はβ型ポリフッ化ビニリデン膜中に第2電極を配設した状態を示す平面図及び正面図である。
(実施例1)
実施例1では、上記実施形態2に基づき、ヘキサメチルリン酸トリアミド(以下、「HMPA」という)とアセトン(純度>99.5%)からなる混合溶液(体積%比50:50)に、β型ポリフッ化ビニリデン(以下、「PVDF」という)の原料であるα型のPVDF粉末(Polysciences社製)を、混合溶液の総質量に対して10wt%となるように加え、PVDF粉末が溶解するまで、混練器で30分撹拌を行い、均一なPVDFを含有する塗布液(10wt%PVDF液)を得た。
実施例1のPVDFセンサ2について、タッピング試験を行った。具体的には、PVDFセンサ2をビニル袋に入れ、その上から指で軽くタッピングしたときの電気信号の受信の有無を確認した。かかるPVDFセンサ2は、第1電極30及び第2電極40を、それぞれ共通電極とした。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、β型ポリフッ化ビニリデン膜を圧電体膜として圧力センサに適用したが、圧力センサ以外でも、圧電式水素センサ、超音波センサ、加速度センサ、振動センサ及び衝撃センサ等の各種センサに広く適用することができる。また、回路及びソフトウエア等の情報処理デバイスや、アクチュエータ及びトランスデューサ等の出力デバイス等にも用いることができる。更に、血流センサ、触角センサ等の低侵襲手術用センサ等の各種生体センサ等にも用いることができる。
2 PVDFセンサ
10 基材
11 樹脂フィルム
12 多孔質膜
20 PVDF膜
30 第1電極
31a,31b 主電極
32a〜32i,40a〜40e 電極線
40 第2電極
50a,50b 台座
Claims (6)
- 樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に形成される、少なくとも金属酸化物粒子又は金属水酸化物粒子を含む多孔質膜とを含む基材と、
前記多孔質膜上に形成されるβ型ポリフッ化ビニリデン膜と
を含むことを特徴とするβ型ポリフッ化ビニリデン膜付基材。 - 樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に形成される、少なくとも金属酸化物粒子又は金属水酸化物粒子を含む多孔質膜とを含む基材を準備する工程と、
ポリフッ化ビニリデンと、前記ポリフッ化ビニリデンを溶解してβ型に固定する水溶性極性溶媒と、前記水溶性極性溶媒よりも沸点が低い有機溶媒とを混合して塗布液を形成する工程と、
得られた塗布液を前記基材に塗布してβ型ポリフッ化ビニリデンからなる塗布膜を形成する工程と、
形成した塗布膜を乾燥する工程と、
乾燥した塗布膜を水洗する工程と
を含むことを特徴とするβ型ポリフッ化ビニリデン膜付基材の製造方法。 - 樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に形成される、少なくとも金属酸化物粒子又は金属水酸化物粒子を含む多孔質膜とを含む基材と、
前記多孔質膜の少なくとも一部の領域上に形成される第1電極と、
前記第1電極上に形成されるβ型ポリフッ化ビニリデン膜と、
前記β型ポリフッ化ビニリデン膜中又は前記β型ポリフッ化ビニリデン膜上に配設される第2電極とを含み、
前記β型ポリフッ化ビニリデン膜は、前記多孔質膜における前記第1電極が形成されていない領域上にも形成されている
ことを特徴とするβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ。 - 前記第1電極は、糸状若しくは布状に形成されたもの又は電極パターンであることを特徴とする請求項3に記載のβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサ。
- 樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に形成される、少なくとも金属酸化物粒子又は金属水酸化物粒子を含む多孔質膜とを含む基材を準備する工程と、
前記多孔質膜の少なくとも一部の領域上に第1電極を形成する工程と、
ポリフッ化ビニリデンと、前記ポリフッ化ビニリデンを溶解してβ型に固定する水溶性極性溶媒と、前記水溶性極性溶媒よりも沸点が低い有機溶媒とを混合して塗布液を形成する工程と、
得られた塗布液から形成されるβ型ポリフッ化ビニリデンからなる塗布膜中又は前記塗布膜上に第2電極が配設されるように、前記塗布膜を前記第1電極が設けられた配置も含む基材上に形成する工程と、
形成された塗布膜を乾燥する工程と、
乾燥した塗布膜を水洗する工程とを含み、
前記β型ポリフッ化ビニリデンからなる塗布膜を、前記多孔質膜における前記第1電極が形成されていない領域上にも形成する
ことを特徴とするβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサの製造方法。 - 前記第1電極は、糸状若しくは布状に形成されたもの又は電極パターンであることを特徴とする請求項5に記載のβ型ポリフッ化ビニリデン膜を具備する圧電センサの製造方法。
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