JPH07109813B2 - 分極可能な薄板を分極する方法 - Google Patents

分極可能な薄板を分極する方法

Info

Publication number
JPH07109813B2
JPH07109813B2 JP59024544A JP2454484A JPH07109813B2 JP H07109813 B2 JPH07109813 B2 JP H07109813B2 JP 59024544 A JP59024544 A JP 59024544A JP 2454484 A JP2454484 A JP 2454484A JP H07109813 B2 JPH07109813 B2 JP H07109813B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
dielectric
polarization
polarizable
polarizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP59024544A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59155115A (ja
Inventor
ヘインツ・ヴオン・セガ−ン
チユ−イ・タン・ワン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AT&T Corp filed Critical AT&T Corp
Publication of JPS59155115A publication Critical patent/JPS59155115A/ja
Publication of JPH07109813B2 publication Critical patent/JPH07109813B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/098—Forming organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/02—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric
    • H01G7/021—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric
    • H01G7/023—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric of macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/04—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning
    • H10N30/045—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の技術 本発明は、材料に電界を印加することによつて、その材
料を分極化する方法に関する。
従来技術の説明 ポリフツ化ビニリデン（poly（vinylidene fluorid
e）、以下PVDFと記す）は、分極した時に圧電効果とパ
イロ電気効果とを生ずる。この材料は、種々の共重合体
と共に、マイクロホン、ヘツドホン、拡声器、圧力感知
器、接触感知形のキーボード、嵌入検出器などを含む変
換器に使用するために、今まで研究されてきた。PVDF材
料は多くの場合、約６ないし150μｍの範囲の厚さを有
するフイルムに成型されている。PVDFフイルムを分極し
て、実質的な圧電応答とパイロ電気応答とを得るため
に、フイルムを横切つて電界が印加される。PVDFを分極
化するための通常の従来技術の方法には、熱ポーリング
とコロナポーリングとが含まれる（ここで、ポーリング
とは、保持電界を越えた電界dcが正味の残留分極を作り
出すため、多数の分域からなる強誘電体に印加される場
合のプロセスを意味する）。熱ポーリングにおいては、
試料を最初金属化し、次にこの試料に約90℃ないし110
℃の温度で約500ないし800KV/cmの電場を通常１時間に
わたつてかける。フイルムはそれから印加電界の下で室
温にまで冷却される。コロナ技法においては、通常数分
間フイルムにコロナ放電を印加する。これらの技法の要
約は、ザ．ジヤーナル オブ ジ アコーステイカル
ソサイアテイ オブ アメリカ（The Journal of the A
coustical Society of America）、Vol.70（６）．ペー
ジ1596−1608（1981）のジー．エム．セスラー（G.M.Se
ssler）による「ポリフツ化ビニリデンにおける圧電
気」に示されている。
より最近、改良された分極化技法が、テイ．テイー・ワ
ング（T.T.Wang）とジエイ．イー．ウエスト（J.E.Wes
t）とによつてジヤーナル オブ アプライド フイジ
ツクス（Journal of Applied Physics）、Vol53（1
0）、ページ6552−6556（1982）の「破壊電界の印加に
よポリフツ化ビニリデンの分極」の中に説明されてい
る。その技法においては、誘電体板を使用してフイルム
とサンドウイツチを作り、誘電体板とPVDFフイルムとに
接触している電極に電圧を印加する。これによつてより
低い温度において、またより短い時間で分極化を行うこ
とができ、しかも従来の技術による方法で通常得られる
よりも、一層一様な決が得られる。しかしながら、この
技法によつてもなお、良好な圧電応答を得るには、通常
20分程度を必要とする。製造する際にフイルムを手軽に
取扱えるように、室温（20℃）で分極化を行うことがで
きて、炉の中に挿入したり、あるいは他の加熱装置と接
触させる必要のないことが、特に望まれる。さらに、ポ
ーリング時間の短縮、好適には１分以下が望まれる。
発明の要約 本発明は、電気的に分極可能な材料の改良された分極化
方法である。本技法においては、薄板の一部分の両端に
電界を印加する一方、この材料片の表面と接触している
誘電体は、少なくとも材料片の一端からその部分を絶縁
している。それによつて破壊電圧の増加が得られる。誘
電体は、分極される部分を取り巻く環状の形であるべき
である。一つの実施例においては、誘電体はしなやかな
材料である。材料片の複数の内部部分は薄板の内部の部
分間で材料片表面と接触している誘電体絶縁物によつ
て、別々に分極することができる。ポリフツ化ビニリデ
ンより成るフイルムは、本技法によつて有利に分極され
る。
詳細な説明 以下の詳細な説明は、電気的に分極可能な材料の改良さ
れた分極化方法に関する。ポリ（フツ化ビニリデン）フ
イルムは、本技法によつてうまくポールされたが、それ
は、通常の先行技術によるポーリング技法は、フイルム
の両端の近くでの放電のフラツシユオーバによつて、実
質的に制限されているという点を我々が発見したことに
関係する。こゝで使用している用語「破壊」は、フイル
ムを通して、またはフイルムの表面に沿つて、１つの電
極から他の電極へのアークの発生を意味する。本技法に
よつて、沿面の耐アーク性が実質的に増加するので、通
常、破壊電圧はフイルム自体の破壊によつて限定される
だけである。
PVDFフイルムのポーリングに利用できる数種の方法のう
ちでは、両面金属化フイルムに対する室温ポーリング技
法が実用上特に魅力的であるが、それは電極を設けた面
積全体にわたつてフイルムを容易に一様に分極できるか
らである。常温ポーリングで高い圧電活性値を得るに
は、２または3MV/cm以上の電界を十分な時間にわたつ
て、フイルムに印加しなければならない。しかしなが
ら、高電界でフイルムをポールするこれまでの試みが困
難に遭遇したのは、3.5MV/cm以上の高電界では破壊がほ
とんど瞬間時に起こるからである。１つの先行技術にお
いては、電極を設けたフイルムをパラフイン油または真
空中に置く研究によつて、フイルムを僅かに高い電界
（約4.2MV/cm）でポールすることができたが、この操作
は実用上の目的にはあまりにも骨が折れ過ぎる。さら
に、パラフイン油または真空中においても、最高ポーリ
ング電界は、シリコーン油に浸漬したフイルムについて
測定した場合約9MV/cmと報告されているPVDFの絶縁耐力
よりもなお遥かに低い。
我々は、3.5MV/cm近くおよびそれ以上での破壊事象は、
多くの場合、電極を設けていないフイルムの端の近くで
のフラツシユオーバ、即ちアーク発生によつて誘起され
ることを見出した。そのような場合、電荷は一方の電極
から外方にフイルムの表面に沿つて端まで流れ、端を越
えて他の表面に沿つて戻りもう一方の電極に流れるので
あるというふうに我々は決定した。それ故に、適当な絶
縁性固体で電極を設けていない境界をふさぐことによつ
て、破壊を起すことなしに、実質的により高い電界でフ
イルムをポールすることができる。例えば、これによつ
て従来技術の技法で得られるよりも、ポーリング時間を
短縮できる。換言すれば、ある与えられたポーリング電
圧に対しても、本技法は、アーク発生によつて通常は収
量が減る先行技術の方法よりも、高い収量で使用可能な
フイルムを提供する。
第１図を引用すると、本研究の最初の段階において、電
極を設けた領域を２つの真鍮のブロツク13、14の間に置
くと直ちに、PVDF試料12をポールした。上部真鍮のブロ
ツク13は、約160gの重量を有していた。フイルムの端
は、下部真鍮のブロツク14を取り巻く下部絶縁枝16によ
つて支持された。しかしながら、フイルム12の上面には
絶縁物はない（例えば環10と上部板11）。このようなポ
ーリングによつて、電圧が8kV（3.2MV/cm）以下である
限り、数分間電圧を印加できた。（ポーリングが破壊で
中断された数例では、破壊は常にフイルムの金属化した
部分のピンホールまたは小さな欠陥を通る局部放電によ
つて引き起されたことが分つた）しかしながら、8kVを
越えると、破壊はフイルムを通しての局部放電によるよ
りむしろ端のフラツシユオーバによつて多くの場合起こ
り始めた。
フラツシユオーバを除くために、本技法はフイルムの分
極される部分と、フイルムの１つまたはそれ以上の端と
の間で、フイルム表面に接触する誘電体を備えている。
これによつて、フイルムの表面に沿つて破壊が進むこと
を、実質的に防いでいる。誘電体は通常はしなやかな材
料であつて、フイルムに対して良好な封止となることが
できる。第２の誘導体の重量、または他の手段を必要に
応じて使用して、しなやかな誘電体をフイルムに押し付
けることができる。１方の電極から他方の電極への破壊
径路はそれによつて実質的に延長され、フイルムの端の
近くでのフラツシユオーバの発生を減らすかまたは除く
ことができる。
例えばＯリング10とPMMA（ポリメチルメタクリレート）
板11を、第１図に示してあるポーリング構成に加えた。
PMMA板（1.2×30×30cm3）には6.5cmの円形の開口があ
つて、板が上部真鍮ブロツク13から浮いてＯリング上に
直接乗るようにして、PVDFフイルム12の電極をつけた領
域のまわりに、隙間のない封止を形成することができ
た。PMMA板は約1kgの重量であつた。しなやかなＯリン
グの上へのこの枝の圧力によつて、Ｏリングとフイルム
との間に良好な封止が形成される助けとなつた。この技
法によつて完全にフラツシユオーバが除かれ、破壊的な
放電を起こすことなしに、ポールすべき試料に少なくと
も５秒間9MV/cmまでの電界を印加できた。第２図と第３
図とに示してある圧電データは、この技法によつてポー
ルされた試料から得られた。
試料が特定した時間の間印加電界を受けられることを確
認するために、同じキヤパシタンス（11×10-8F）を有
する標準コンデンサでPVDFフイルムを置き換えて、ポー
リング回路に対する立上り時間を決定した。充電々流の
測定から、コンデンサ両端の電圧は、0.1秒以内に外部
印加電圧（20kVまで）に到達することが分つたが、これ
はこゝで使用された１秒の最小ポーリング時間よりもは
るかに短い時間である。
上記の原理は、以下の実例によつて、さらに十分説明さ
れる筈である。
実例１ こゝで使用された２軸配向PVDFフイルムは、呉羽化学か
ら入手した25μｍ厚さのコンデンサグレードのフイルム
である。フイルムは、Ｘ線解析で測定すると、ほゞ等し
い割合でＩ形（β）とII形（α）とを含んでいる。それ
ぞれ15×15cm2の大きさの片を大きなフイルムのロール
から切り取つて、トリクロルエタンで完全に清浄にし
た。約100nmの厚さで直径6cmの円形のアルミニウム電極
を、各フイルム片の相対する面の中央に蒸着し、金属化
しない境界を残した。第１図の構成を使つてポーリング
を行つたが、その構成は、直流電源15に接続されている
１対の真鍮ブロツク13、14、シリコーンゴムＯリング10
（内径10.3cmで外径11.1cm）、およびPMMA製の２枚の板
11、16から成るものである。真鍮ブロツク13、14は6cm
の直径を有し、フイルムのまた金属化された部分を、真
鍮ブロツクの間に設置した。下部PMMA板（1.2×16×16c
m3）には6cmの円形の開口があつて、下部真鍮ブロツク
に緊密に嵌合されPVDF試料を支持した。
ポーリング後、試料を室温で72時間以上短絡状態で貯蔵
し、次いで0.45×5.3cm2の大きさの長方形に切断して、
圧電活性を測定した。圧電測定は、110Hzの周波数と0
0.036％の振幅とを有する正弦波の歪を印加して行つ
た。通常のやり方に従つて、圧電係数を決定するための
座標は、フイルム表面の法線に沿つて「３」軸を、また
容認された標準フイルムロールの長手方向に沿つて
「１」軸を選んだ。
第２図は、2MV/cmの電界の下でポールした試料に対する
見掛けの圧電歪係数d31（圧電歪係数）を、ポーリング
時間tpの関数としてプロツトしてある（圧電応力係数e
31はe31＝d31E11で与えられ、こゝにE11は分極された材
料に対するヤング係数である）。データはすべて、特定
の長さのポーリング時間の間に、破壊を受けなかつた生
の試料から得られた。これらの結果は、ポーリング時間
に対してd31の比較的早い初期の立上りを示している。
例えば１秒において、既にd31の値は104秒に相当する値
の80％以上に上昇した。データは、１秒以上のポーリン
グ時間に対して、徐々にではあるが著しい圧電活性の上
昇を示している。この上昇は、分極過程がフイルムの破
壊によつて中断されるまで、数時間経く傾向がある。
より高いポーリング電界で得られたd31のデータもま
た、第２図に示してあるようにtp依存性を示した。しか
しながら、一方ではd31曲線は電界の強さが増すと共に
より高く立ち上つたが、立ち上りの大部分は最初の１秒
で起つたし、また一方ではポーリングの後段におけるd
31の増加は、電界が上昇するにつれて次第にに小さくな
つた。ポーリング時間の延長は破壊の確率を増大させる
ので、長時間にわたつてより低い電界でポーリングする
よりも、短時間間隔でより高い電界でフイルムをポーリ
ングすることによつて、高い圧電活性を得ることの方の
利点が明らかである。
圧電活性に及ぼす印加電界の効果を見るために、試料が
印加電圧に特定の長さの時間の間耐えることができなく
なる電界の強さまでの種々の電界で、それぞれ５秒と10
秒間試料をポールした。ポールしたフイルムに対するd
31データ（72時間短絡状態においた後）は、第３図に示
してある。２つのポーリング時間の間のd31値には僅か
な差があるけれども、電界が増加すると共にその差は次
第に小さくなる。その上、両方のポーリング時間に対す
るd31曲線は、１と2.5MV/cmとの間の電界で急激に上昇
した後、約6MV/cmで横ばいになる傾向がある。tp＝５秒
に対する2MV/cmにおけるd31値は約6pC/Nであつて、10pC
/Nの飽和値よりも約40％低い。
実例２ この実例においては、約25μｍ厚さの１軸配向のPVDFフ
イルムを、第１図に図示したような技法を使つて分極し
た。フイルムは樹脂（Solef and Cie樹脂X8N）から押出
したよつて３×３インチ（7.5×7.5cm2）の材料片に成
形した。薄板は最初100μｍの厚さであつた。薄板を70
℃でその最初の長さの４倍にまで一方向に引き伸ばし、
引き伸ばした状態で120℃で２時間なました。100nmの厚
さのアルミニウム電極を、直径6cmの円形の領域に亘つ
て両面に析出させた。分極化は上記のように2MV/cmで１
分間で行つた。d31＝25.7pC/N（e31＝69mC/m2）の値が
得られた。
実例３ この実例においては、無配向（引き伸ばしてない）のフ
イルムを、実例２におけるように、樹脂から押出しによ
つて成形した。厚さは32μｍであつて、アルミニウム電
極を上記のように被覆した。フイルムを上記のように1.
6MV/cmで30秒間分極した。d31＝5pC/N（e31＝8.8mC/
m2）の値が得られた。
実例４ この実例においては、PVDFフイルムのコロナポーリング
は本発明による技法を用いて行つた。第４図を引用する
と、真鍮ブロツク41を接地電位にして、その上にPVDFフ
イルム42を置いた。PVDFフイルムは、上記実例１におけ
ると同じ形式であつた。しかしながら、真鍮ブロツク41
と接触する側だけ（図示されているように下面）に、6c
の直径を有する100μｍのアルミニウムで電極を設け
た。フイルムの上面は裸のまゝにしておいた。下部真鍮
ブロツク41は、前のようにPMMA板46の中にはまつてい
た。本発明によるＯリング絶縁物45と絶縁物47とを、前
のようにフイルム上に置いた。コロナ針48をフイルムの
上4cmに配置して、それに−26kVの電圧を印加した。円
形のステンレス鋼の網であるグリツド44をフイルムの上
方1.2cmに置いて、−9.9kVの電圧をそれに印加した。ポ
ーリングはこれらの条件の下で10分間で終つた。得られ
たd31値は9.7pC/Nで、e31は27mC/m2であつた。Ｏリング
45と板47とがない場合には、ポーリングはしばしばフイ
ルム42の端でフラツシユオーバを伴つて、本発明の技法
に比べて収量は著しく減少した。
要約すれば、本発明によるポーリング技法によつて、少
なくとも9MV/cmまでの電界でPVDFフイルムをポールする
ことができる。これは従来技術の技法を著しく越えたも
のであつて、フイルム自体の破壊電界によつてのみ通常
限定される。空気中および室温でフイルムが高いレベル
の圧電活性にまで容易にポールできることによつて、こ
の技法は実用面から特に魅力的になる。本技法では、3M
V/cmを超えるポーリング電界が通常使用される。二軸配
向（形式Ｉと形式II）フイルムをポーリングするには、
6MV/cmが最適電界であるように思われる。材料片と接触
する誘電体は内側の部分のまわりが通常環状をしてい
る。けれども、これは必ずしも必要ではない。例えば、
材料片の端に関して非対照的に配置されている部分を分
極化する場合には、フラツシユオーバを防ぐためにその
部分と最も近い端との間にだけ誘電体を配置することが
必要である。
本発明による技法は、フイルムの端におけるフラツシユ
オーバを実質的に減少する一方、間隙のある内部分極領
域を得るのにも使用することができる。フイルムの片面
または両面の上の間隙のある金属電極で範囲を決めるこ
とができるこれらの間隙ある領域は、同一または反対の
分極を有することができる。第５図を引用すると、フイ
ルムはその上に押された絶縁用誘電体51を有するように
示されている。内部領域52、53および54は、互い違いに
なつた分極を有する。これを得るには、分極されるべき
領域52、53、54を金属化するが、分極される領域55、56
の間の間隙は金属化しないまゝにしておく。それ故に、
絶縁材料がフイルムの表面に押付けられると、分極化を
行うことができる一方、端のまわりまたは領域間のフラ
ツシユオーバは実質的に除かれる。それ故に本技法によ
つて複合分極の幾何学的配置が得られることは明らかで
ある。例えばこれらのことは、分離した電極が取付けて
ある複数の圧電活性領域が望まれる指向性マイクロホ
ン、プツシユプル・マイクロホンまたはヘツドホンなど
を得るのに有用である。
指摘したように、本技法によつて実質的に何の間隙もな
い良好な封止が誘電体とフイルムとの間に得られて、フ
イルムに沿つた表面電導によつてフラツシユオーバが電
極から端に進むのを防いでいる。誘導体と良好な封止を
なすための必要条件をさらに試験するために、第１図に
示したようなＯリングを、上記のように電極を設けたPV
DFフイルム上に置いたが、その上にPMMA誘電体の板11は
設けなかつた。Ｏリングなしの最初の研究で上記に指摘
したように、フラツシユオーバが実質的に生ずることが
分つた。次に、内径が約9.5cmで外径が約11.5cm、厚さ
約12cm、重量約80gのPMMA板をＯリング上に置かれた
（即ち第１図の板11を置き換えた）。この小さなPMMA板
の重量は、試験した最大電界、9MV/cmまでフラツシユオ
ーバを防止するのに十分であつた。最後にこのPMMA板を
取除いて、内径と外径とが上記のより小形のPMMA板と同
じで、約100gの重量のある真鍮リングを、第１図の構成
のＯリングの上に置いた。関係するポーリング電圧でフ
ラツシユオーバが起こる事が分つた。それ故に、もし追
加の圧力を希望するならば、誘電体材料だけをしなやか
な誘電体のすぐ近くで使用すべきであることは明らかで
ある。絶縁用誘電体（第１図の10）の上の誘電体板（第
１図の11）の重量に頼るよりはむしろ、破壊電圧を高め
るために必要な範囲にまで導電材料を避ける限り、種々
の手段によって力を印加する事ができることもまた明ら
かである。
シリコーン材料のＯリングは、誘電体の環として使用す
るのに非常に適していることが分つたが、その他の材料
や形状も可能である。第６図に示してあるように、誘電
体の板61によつて圧せられるようなＯリング60は、圧縮
する時にフイルム62の表面に良好な封止を作るが、それ
は比較的高い圧力がＯリングに作用して、Ｏリングを平
たくさせるからである。第７図を引用すると、くさび形
をした幾何学的形態70を有して、誘電体の板71とフイル
ム72との間に置かれた絶縁用誘電体もまた、良好な封止
を得るのに使用することができる。良好な封止を得るた
めに、しなやかな誘電体の上で十分な圧力が得られる更
に他の幾何学的形状も可能である。事実、十分な厚さの
分極可能な材料片を用いれば、分極される材料自体のし
なやかさを利用して良好な封止を得ることができる。そ
の場合には、材料片に接触する誘電体はしなやかな材料
である必要はない。こゝで使用されているような用語
「しなやかさ」は、105ないし108N/m2の範囲の横弾性係
数を有することを意味する。さらに、別々のしなやかな
誘電体の環と誘電体の板とが第１図と第４図とに示して
あるが、それらが単一の部品であるべきことは明らかで
ある。それ故に、第５図の誘電体51は、分極された薄板
に接触する側の上に隆起した部分を有する、単一のしな
やかな要素であるべきものである。
PVDFの分極化は、本技法によつて有利に行われる一方、
他の分極可能な材料も同様に本発明から利益が得られる
ことは明らかである。例えばPVDFの共重合体およびシア
ン化ビニリデンと酢酸ビニルとの共重合体は分極可能な
材料であつて、多数の変換器や他の応用製品のために同
様に研究されつゝある。こゝで使用しているような用語
「分極可能な材料」は、電界を印加すると圧電またはパ
イロ電気の高い応答が得られるあらゆる材料を意味す
る。
金属電極は、必要に応じてポーリングに先立つて、フイ
ルムの片面または両面に析出させるのが望ましい。この
ことは圧電活性を維持する助けとなるが、さもないと通
常の金属析出プロセスの際に起こる可能性があるよう
に、ポーリング後にフイルムを加熱すると、活性は低下
し得る。しかしながら、ポーリングに先立つて分極され
る領域が金属化されているといえないとに関らず、本発
明は有効である。こゝでまた「フイルム」として引用し
た。比較的薄い分極可能な材料を上記で注目したが、数
ミリメートルの厚さを有するPVDF材料の片も、通常は水
中聴音器で使用される。本技法はまたそのような薄板を
分極するのにも有利に使用することができる。こゝで使
用されているような用語「薄板」は、それ故に厚さと幾
何学的形状とがどうあろうと、２つの広い表面を有する
材料を含み、さらに波形形状にされたり、弧状に曲げら
れ、あるいは他の方法で３次元的に成形されたものを含
んでいる。
ポーリング後に、絶縁用の誘電体を通常は材料片から取
除くけれども、その代りに分極された材料を使用して、
出来上つている変換器の永久的な部分（例えば、支持リ
ング）を構成することができる。また絶縁用誘電体によ
つて、分極可能な薄板との良好な封止を、接合、溶接、
あるいは絶縁用誘電体と薄板との間の圧力を維持するこ
とに頼らない他の技法によつて得られることも明らかで
ある。しかしながら、ポーリング後に絶縁用誘電体を取
り去るべき場合には、圧力封止は便利である。示されて
いるしなやかな誘電体は、他の側の下にしなやかでない
誘電体がある薄板の一方の側に、接触点で押し付けられ
ていたが、薄板の両側の誘電体はしなやかな材料である
べきことは明らかである。どちらかの面に接触している
誘電体は、フラツシユオーバの可能性を減らすのに役立
つているので、破壊電圧を高めていることは明らかであ
る。
本発明による教示のそのような応用はすべて、本発明の
精神と範囲との中に含まれるべきものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、電極が両面に接触しているフイルムの分極化
方法を示し、 第２図は、ポーリング時間の関数として、PVDFの圧電歪
係数を示し、 第３図は、ポーリング電界の関数として、PVDFの圧電歪
係数を示し、 第４図は、電極が片面に接触しているコロナ放電ポーリ
ング技法を示し、 第５図は、本技法によつて製造された反対分極の隣接領
域を有する品物を示し、さらに第６図および第７図は、
典型的なしなやかな誘電材料の断面を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 材料片……12、42、62、72 誘電体……10、45、60、70
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−58774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−124486（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−41014（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】分極可能な材料の薄板の一部分を横切って
    電界を印加することを含む工程によって該薄板を分極化
    する方法において、少なくとも該分極化の間、該薄板の
    少なくとも一端と該部分との間で該薄板の表面に接触す
    る誘電体によって、該一端を該部分から絶縁し、それに
    よって破損することなしに該薄板に印加できる電圧を実
    質的に高めるようにしたことを特徴とする分極可能な薄
    板を分極化する方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
    て、該誘電体がしなやかな材料から成ることを特徴とす
    る分極可能な薄板を分極する方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の方法におい
    て、該接触が該誘電体を該薄板に押しつけることによっ
    て達成されることを特徴とする分極可能な薄板を分極す
    る方法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
    て、該誘電体が、該部分を取り巻く環であることを特徴
    とする分極可能な薄板を分極する方法。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
    て、該分極可能な材料がポリフッ化ビニリデンまたはそ
    の共重合体であることを特徴とする分極可能な薄板を分
    極する方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の方法におい
    て、該ポリフッ化ビニリデンまたはその共重合体が、６
    ないし150マイクロメーターの範囲の厚さを有するフィ
    ルムの形であることを特徴とする分極可能な薄板を分極
    する方法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項記載の方法におい
    て、該分極化が、3,000,000V/cm以上、または4,000,000
    V/cm以上、または5,000,000V/cm以上の電界で行われる
    ことを特徴とする分極可能な薄板を分極する方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第１ないし第７項のいずれ
    か１項に記載の方法において、該分極可能な薄板がポリ
    フッ化ビニリデンの２軸配向フィルムであって、該分極
    化によって得られる圧電歪係数（d31）の値が、少なく
    とも5pC/Nであることを特徴とする分極可能な薄板を分
    極する方法。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第１ないし第８項のいずれ
    か１項に記載の方法において、該分極可能な薄板がポリ
    フッ化ビニリデンのフィルムであって、ポーリングが10
    秒以下の時間で行われることを特徴とする分極可能な薄
    板を分極する方法。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項記載の方法におい
    て、該ポーリングが室温で行われることを特徴とする分
    極可能な薄板を分極する方法。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第１ないし第10項のいず
    れか１項に記載の方法において、該分極化中、該薄板の
    内部の複数の部分を、該部分の間で該薄板の表面に接触
    する誘電材料によって、相互に絶縁することを特徴とす
    る分極可能な薄板を分極する方法。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１ないし第11項のいず
    れか１項に記載の方法において、該材料の該部分が、該
    電界の印加に先立って金属化された少なくとも１つの表
    面を有することを特徴とする分極可能な薄板を分極する
    方法。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１ないし第12項のいず
    れか１項に記載の方法において、該誘電体を該薄板から
    該分極化後に取り去ることを特徴とする分極可能な薄板
    を分極する方法。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１ないし第13項のいず
    れか１項に記載の方法において、該誘電体が該薄板から
    該分極化の後に取り去られないことを特徴とする分極可
    能な薄板を分極する方法。
JP59024544A 1983-02-14 1984-02-14 分極可能な薄板を分極する方法 Expired - Fee Related JPH07109813B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/466,771 US4512941A (en) 1983-02-14 1983-02-14 Polarizing of piezoelectric material
US466771 1983-02-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59155115A JPS59155115A (ja) 1984-09-04
JPH07109813B2 true JPH07109813B2 (ja) 1995-11-22

Family

ID=23853040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59024544A Expired - Fee Related JPH07109813B2 (ja) 1983-02-14 1984-02-14 分極可能な薄板を分極する方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4512941A (ja)
EP (1) EP0119706B1 (ja)
JP (1) JPH07109813B2 (ja)
CA (1) CA1209950A (ja)
DE (1) DE3468152D1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4830795A (en) * 1986-07-03 1989-05-16 Rutgers, The State University Of New Jersey Process for making polarized material
US4961252A (en) * 1989-12-08 1990-10-09 Iowa State University Research Foundation, Inc. Means and method for nonuniform poling of piezoelectric transducers
US5352108A (en) * 1991-10-18 1994-10-04 Norito Sudo Porous film and porous film manufacturing apparatus
US5310511A (en) * 1992-03-24 1994-05-10 Eastman Kodak Company Method and apparatus for poling a planar polarizable body
FR2705827B1 (fr) * 1993-05-26 1995-08-11 Lewiner Jacques Perfectionnements aux dispositifs de fabrication des électrets et aux électrets obtenus.
US5511799A (en) 1993-06-07 1996-04-30 Applied Materials, Inc. Sealing device useful in semiconductor processing apparatus for bridging materials having a thermal expansion differential
US5659346A (en) * 1994-03-21 1997-08-19 Spectra, Inc. Simplified ink jet head
US6447887B1 (en) 1999-09-14 2002-09-10 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Electrostrictive and piezoelectric thin film assemblies and method of fabrication therefor
EP2400574A1 (en) * 2010-06-22 2011-12-28 Universität Potsdam Polymer sheet material with piezoelectric properties and a method for manufacturing
WO2015064325A1 (ja) * 2013-10-29 2015-05-07 ダイキン工業株式会社 フィルム及びその製造方法
EP3248579B1 (en) * 2016-05-27 2019-10-23 Permobil AB Caster wheel assembly and wheelchair comprising the same
CN107706302B (zh) * 2017-09-05 2023-09-01 科锐昇微系统(苏州)有限公司 高分子薄膜极化方法、承载组件和高分子薄膜极化装置
CN109494298A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 南昌欧菲生物识别技术有限公司 压电层的极化方法和超声波生物识别装置的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3705312A (en) * 1970-11-02 1972-12-05 Bell Telephone Labor Inc Preparation of electret transducer elements by application of controlled breakdown electric field
JPS5718641B2 (ja) * 1973-07-17 1982-04-17
JPS6051279B2 (ja) * 1977-10-19 1985-11-13 呉羽化学工業株式会社 熱可塑性樹脂圧電性焦電性フイルムの成極方法
FR2446045A1 (fr) * 1979-01-04 1980-08-01 Thomson Csf Transducteur piezo-electrique a element en polymere et son procede de fabrication
FR2464005A1 (fr) * 1979-08-21 1981-02-27 Thomson Csf Transducteur piezo-electrique en materiau polymere et son procede de fabrication
US4308223A (en) * 1980-03-24 1981-12-29 Albany International Corp. Method for producing electret fibers for enhancement of submicron aerosol filtration

Also Published As

Publication number Publication date
EP0119706A2 (en) 1984-09-26
EP0119706A3 (en) 1985-09-18
US4512941A (en) 1985-04-23
DE3468152D1 (en) 1988-01-28
CA1209950A (en) 1986-08-19
JPS59155115A (ja) 1984-09-04
EP0119706B1 (en) 1987-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gerhard-Multhaupt et al. Porous PTFE space-charge electrets for piezoelectric applications
Sessler et al. Foil‐electret microphones
Sussner et al. Importance of the metal–polymer interface for the piezoelectricity of polyvinylidene fluoride
JPH07109813B2 (ja) 分極可能な薄板を分極する方法
Sessler et al. Electromechanical response of cellular electret films
US3798473A (en) Polymer type electroacoustic transducer element
Ueberschlag PVDF piezoelectric polymer
Neugschwandtner et al. Large piezoelectric effects in charged, heterogeneous fluoropolymer electrets
Künstler et al. Piezoelectricity of porous polytetrafluoroethylene single-and multiple-film electrets containing high charge densities of both polarities
GB664493A (en) Improvements in or relating to the construction and manufacture of electric condensers and transducers
Altafim et al. Laminated tubular-channel ferroelectret systems from low-density polyethylene films and from fluoroethylene-propylene copolymer films-A comparison
US3705312A (en) Preparation of electret transducer elements by application of controlled breakdown electric field
GB2060994A (en) Piezoelectric/pyroelectric elements
JPS5944794B2 (ja) 高分子フイルムの成極方法
US4356424A (en) Pseudo-AC method of nonuniformly poling a body of polymeric piezoelectric material and flexure elements produced thereby
US3821491A (en) Microphone construction
Rychkov et al. Unipolar ferroelectrets-Following the example of the electret microphone more closely
Ting et al. Polar glass ceramics for sonar transducers
Gerhard-Multhaupt Voided polymer electrets-New materials, new challenges, new chances
JPH0720181A (ja) 空間電荷測定方法
JPS5812729B2 (ja) 圧電効果を有するエレクトレット装置及びその製法
JPS58134485A (ja) 分極による無しわ圧電フイルムの製造方法
JPH07240997A (ja) 受波型圧電素子
US4455494A (en) Electret device
Rychkov et al. Unipolar Teflon®-FEP ferroelectrets-choice of negative electret charge enhances stability

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees