JPS639674B2 - - Google Patents
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- JPS639674B2 JPS639674B2 JP55033379A JP3337980A JPS639674B2 JP S639674 B2 JPS639674 B2 JP S639674B2 JP 55033379 A JP55033379 A JP 55033379A JP 3337980 A JP3337980 A JP 3337980A JP S639674 B2 JPS639674 B2 JP S639674B2
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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
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高分子材料と強誘電体セラミツク微粉
末から成る高分子・無機複合物圧電体に関する。
末から成る高分子・無機複合物圧電体に関する。
高分子・無機複合物圧電体は(1)素材の加工性が
良い、(2)大面積の薄いフイルムが得られる、(3)柔
軟性に富むなどプラスチツクの特徴を備えた圧電
体である。しかし、この種の圧電体はプラスチツ
ク系としては大きな圧電率を有しているにもかゝ
わらず、セラミツクとの比較においてはいまだ充
分大きな圧電体を有しているとはいえない。すな
わち高分子・無機複合物圧電体において基材高分
子材料の比誘電率ε1、セラミツク微粉末の比誘電
率ε2、セラミツク微粉末の体積分率ｑ、セラミツ
ク微粉末の圧電率ｄとすると、複合系の圧電率
d′は次式で表わすことができる。
良い、(2)大面積の薄いフイルムが得られる、(3)柔
軟性に富むなどプラスチツクの特徴を備えた圧電
体である。しかし、この種の圧電体はプラスチツ
ク系としては大きな圧電率を有しているにもかゝ
わらず、セラミツクとの比較においてはいまだ充
分大きな圧電体を有しているとはいえない。すな
わち高分子・無機複合物圧電体において基材高分
子材料の比誘電率ε1、セラミツク微粉末の比誘電
率ε2、セラミツク微粉末の体積分率ｑ、セラミツ
ク微粉末の圧電率ｄとすると、複合系の圧電率
d′は次式で表わすことができる。
d′＝３（ε2／ε1＋２＋２（ε2／ε1−１）ｑ）
ｑ／（ε2／ε1＋２）2＋（ε2／ε1−１）（４−ε2／
ε1）ｑ・ｄ 上式から明らかなように複合系の圧電率は基材
高分子材料の比誘電率に依存しており、基材高分
子材料の比誘電率が大きい程複合系の圧電率は大
きくなるが、従来の高分子・無機複合物圧電体に
用いられた高分子材料としては、たとえばポリフ
ツ化ビニリデンが挙られ、ポリフツ化ビニリデン
は高分子材料の中では最も比誘電率の大きな材料
の１つであるにもかゝわらず、比誘電率はおよそ
８であり、高分子・無機複合物圧電体の圧電率は
充分に大きな値を得ているとはいえない欠点があ
つた。
ｑ／（ε2／ε1＋２）2＋（ε2／ε1−１）（４−ε2／
ε1）ｑ・ｄ 上式から明らかなように複合系の圧電率は基材
高分子材料の比誘電率に依存しており、基材高分
子材料の比誘電率が大きい程複合系の圧電率は大
きくなるが、従来の高分子・無機複合物圧電体に
用いられた高分子材料としては、たとえばポリフ
ツ化ビニリデンが挙られ、ポリフツ化ビニリデン
は高分子材料の中では最も比誘電率の大きな材料
の１つであるにもかゝわらず、比誘電率はおよそ
８であり、高分子・無機複合物圧電体の圧電率は
充分に大きな値を得ているとはいえない欠点があ
つた。
本発明は前記欠点を解決するためになされたも
ので、その目的は安定した高い圧電率を有する高
分子・無機複合物圧電体を提供することである。
ので、その目的は安定した高い圧電率を有する高
分子・無機複合物圧電体を提供することである。
本発明の前記目的を達成する高分子・無機複合
物圧電体は強誘電―常誘電相転移温度の異なる２
種以上の高分子材料又はこれを主成分とする高分
子材料及び強誘電体セラミツク微粉末より成るこ
とを特徴とする。
物圧電体は強誘電―常誘電相転移温度の異なる２
種以上の高分子材料又はこれを主成分とする高分
子材料及び強誘電体セラミツク微粉末より成るこ
とを特徴とする。
一般に強誘電―常誘電相転移においては比誘電
率が非常に大きくなり、例えばジルコン酸鉛では
室温でおよそ170の比誘電率が相転移温度では
2500以上になることが知られている。又高分子材
料においても同様な現象が得られ、例えばフツ化
ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体では第１
図に示すように室温でおよそ15の比誘電率が相転
移温度では45と従来材料の数倍に達する。〔東畑、
八木、佐古；第26回応用物理学関係連合講演会
325（1979）、山田、上田、北山；同326（1979）参
照〕 しかし、第１図に示すように相転移温度近傍で
の比誘電率は温度依存性の巾が狭まく、したがつ
て安定に大きな圧電率を得ることが困難である。
本発明はこれを解決するために相転移温度の異な
る２種以上の高分子材料を配合したものである。
すなわち第２図は後記実施例１に示す強誘電―常
誘電相転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―
三フツ化エチレン共重合体（組成比51：49）およ
び強誘電―常誘電相転移を約115℃に有するフツ
化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体（組成
比73：27）の等量混合物の比誘電率の温度特性を
示したグラフである。その測定方法は次の方法に
よつた。先ず、等量の前記２種の共重合体を約
190℃のオーブンロールで充分混練した混合物を
約200℃のプレスでフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着し電極とし
た。このフイルムを恒温槽に入れ、温度を変化さ
せるとともにキヤパシタンスブリツヂにより電気
容量を測定し、フイルムの厚さ（100μｍ）およ
び電極の面積からその比誘電率を計算した。その
結果を示したのが第２図である。なお、フイルム
は、前記２種の共重合体を溶媒（例えばジメチル
ホルムアミド等）に溶解し、平板上で流延成形し
た後、溶媒を充分乾燥（真空乾燥などによる）し
ても得ることができ、こうして得たフイルムから
も第２図と同一の比誘電率の温度依存性が得られ
た。
率が非常に大きくなり、例えばジルコン酸鉛では
室温でおよそ170の比誘電率が相転移温度では
2500以上になることが知られている。又高分子材
料においても同様な現象が得られ、例えばフツ化
ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体では第１
図に示すように室温でおよそ15の比誘電率が相転
移温度では45と従来材料の数倍に達する。〔東畑、
八木、佐古；第26回応用物理学関係連合講演会
325（1979）、山田、上田、北山；同326（1979）参
照〕 しかし、第１図に示すように相転移温度近傍で
の比誘電率は温度依存性の巾が狭まく、したがつ
て安定に大きな圧電率を得ることが困難である。
本発明はこれを解決するために相転移温度の異な
る２種以上の高分子材料を配合したものである。
すなわち第２図は後記実施例１に示す強誘電―常
誘電相転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―
三フツ化エチレン共重合体（組成比51：49）およ
び強誘電―常誘電相転移を約115℃に有するフツ
化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体（組成
比73：27）の等量混合物の比誘電率の温度特性を
示したグラフである。その測定方法は次の方法に
よつた。先ず、等量の前記２種の共重合体を約
190℃のオーブンロールで充分混練した混合物を
約200℃のプレスでフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着し電極とし
た。このフイルムを恒温槽に入れ、温度を変化さ
せるとともにキヤパシタンスブリツヂにより電気
容量を測定し、フイルムの厚さ（100μｍ）およ
び電極の面積からその比誘電率を計算した。その
結果を示したのが第２図である。なお、フイルム
は、前記２種の共重合体を溶媒（例えばジメチル
ホルムアミド等）に溶解し、平板上で流延成形し
た後、溶媒を充分乾燥（真空乾燥などによる）し
ても得ることができ、こうして得たフイルムから
も第２図と同一の比誘電率の温度依存性が得られ
た。
次に２種の共重合体の組成比の中間の組成比を
有する単一の共重合体については、その比誘電率
の温度依存性はその組成比により特定されたもの
となる。例えば実施例１の２種のフツ化ビニリデ
ン―三フツ化エチレン共重合体の組成比の中間の
組成比を有する単一の共重合体はフツ化ビニリデ
ン（62）―三フツ化エチレン（38）の共重合体
（約60℃に強誘電―常誘電相転移を有する。）であ
る。この共重合体について前記と同様な測定方法
によりその比誘電率の温度依存性を調べると、第
３図に示すように比誘電率の温度依存性が狭いこ
とが判る。この結果から第２図に示す強誘電―常
誘電相転移温度の異なる２種の高分子化合物の混
合物についての高い比誘電率を与える温度範囲は
第１図に示す単独の高分子材料及び第３図に示す
単量体組成が同一である単一の共重合体の場合に
比して広まることを示すものである。したがつて
本発明によれば高分子・無機複合物圧電体にその
相転移温度近傍で分極処理を施した場合、広い温
度範囲で安定した、かつ高い圧電率を有する圧電
体を得ることができる。
有する単一の共重合体については、その比誘電率
の温度依存性はその組成比により特定されたもの
となる。例えば実施例１の２種のフツ化ビニリデ
ン―三フツ化エチレン共重合体の組成比の中間の
組成比を有する単一の共重合体はフツ化ビニリデ
ン（62）―三フツ化エチレン（38）の共重合体
（約60℃に強誘電―常誘電相転移を有する。）であ
る。この共重合体について前記と同様な測定方法
によりその比誘電率の温度依存性を調べると、第
３図に示すように比誘電率の温度依存性が狭いこ
とが判る。この結果から第２図に示す強誘電―常
誘電相転移温度の異なる２種の高分子化合物の混
合物についての高い比誘電率を与える温度範囲は
第１図に示す単独の高分子材料及び第３図に示す
単量体組成が同一である単一の共重合体の場合に
比して広まることを示すものである。したがつて
本発明によれば高分子・無機複合物圧電体にその
相転移温度近傍で分極処理を施した場合、広い温
度範囲で安定した、かつ高い圧電率を有する圧電
体を得ることができる。
本発明において使用される相転移温度の異なる
２種以上の高分子材料の例として単量体組成の異
なるフツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合
体が挙げられるが、その配合割合は下記の実施例
に示す50：50に限られるものではなく、又３種の
高分子材料の配合の場合を含めて本発明の目的を
逸脱しない範囲で適宜変更できる。更にこれらの
相転移温度を有する高分子材料に相転移温度を有
しない高分子材料例えばフツ素ゴムを配合するこ
とができる。
２種以上の高分子材料の例として単量体組成の異
なるフツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合
体が挙げられるが、その配合割合は下記の実施例
に示す50：50に限られるものではなく、又３種の
高分子材料の配合の場合を含めて本発明の目的を
逸脱しない範囲で適宜変更できる。更にこれらの
相転移温度を有する高分子材料に相転移温度を有
しない高分子材料例えばフツ素ゴムを配合するこ
とができる。
次に本発明を実施例について説明するが、本発
明はこれによりなんら限定されるものではない。
明はこれによりなんら限定されるものではない。
実施例 １
PZT微粉末85重量％および強誘電―常誘電相
転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―三フツ
化エチレン共重合体（組成比51：49）7.5重量％
および強誘電―常誘電相転移を約115℃に有する
フツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
（組成比73：27）7.5重量％の割合になるように各
材料を計量した。次にオーブンロールを約190℃
に加熱し、これに前記の２種の共重合体を投入し
て充分に混練した後PZT微粉末を少量宛配合し
ながら更に充分に混練を行ないPZT微粉末及び
前記２種の共重合体の均一な混合物を製造した。
転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―三フツ
化エチレン共重合体（組成比51：49）7.5重量％
および強誘電―常誘電相転移を約115℃に有する
フツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
（組成比73：27）7.5重量％の割合になるように各
材料を計量した。次にオーブンロールを約190℃
に加熱し、これに前記の２種の共重合体を投入し
て充分に混練した後PZT微粉末を少量宛配合し
ながら更に充分に混練を行ないPZT微粉末及び
前記２種の共重合体の均一な混合物を製造した。
この混合物を約200℃に加熱したプレスにより
厚さ100μｍ程度のフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着して電極とし
100KV／cm、100℃で２時間分極処理を行い圧電
体を作成した。この圧電体は60℃から130℃の範
囲で圧電率d31＝25×10-12C／Ｎ以上を示した。
厚さ100μｍ程度のフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着して電極とし
100KV／cm、100℃で２時間分極処理を行い圧電
体を作成した。この圧電体は60℃から130℃の範
囲で圧電率d31＝25×10-12C／Ｎ以上を示した。
実施例 ２
PZT微粉末85重量％および強誘電―常誘電相
転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―三フツ
化エチレン共重合体（組成比55：45）4.5重量％
および強誘電―常誘電相転移を約115℃に有する
フツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
（組成比75：25）4.5重量％およびフツ素ゴム（ダ
イキン製ダイエルG501）６重量％の割合になる
ように各材料を計量した。次にオーブンロールを
約190℃に加熱し、これに前記の２種の共重合体
およびフツ素ゴムを投入して充分に混練した後
PZT微粉末を少量宛配合しながら更に充分に混
練を行ないPZT微粉末並に前記２種の共重合体
およびフツ素ゴムの均一な混合物をを製造した。
転移を約70℃に有するフツ化ビニリデン―三フツ
化エチレン共重合体（組成比55：45）4.5重量％
および強誘電―常誘電相転移を約115℃に有する
フツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
（組成比75：25）4.5重量％およびフツ素ゴム（ダ
イキン製ダイエルG501）６重量％の割合になる
ように各材料を計量した。次にオーブンロールを
約190℃に加熱し、これに前記の２種の共重合体
およびフツ素ゴムを投入して充分に混練した後
PZT微粉末を少量宛配合しながら更に充分に混
練を行ないPZT微粉末並に前記２種の共重合体
およびフツ素ゴムの均一な混合物をを製造した。
この混合物を約200℃に加熱したプレスにより
厚さ100μｍ程度のフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着して電極と
し、100KV／cm、100℃で２時間分極処理を行い
圧電体を作成した。この圧電体は60℃から130℃
の範囲で圧電率d31＝24×10-12C／Ｎ以上を示し
た。
厚さ100μｍ程度のフイルムに成形した。このフ
イルムの両面にアルミニウムを蒸着して電極と
し、100KV／cm、100℃で２時間分極処理を行い
圧電体を作成した。この圧電体は60℃から130℃
の範囲で圧電率d31＝24×10-12C／Ｎ以上を示し
た。
以上の説明から明らかなように本発明の高分
子・無機複合物圧電体は高分子材料として強誘電
―常誘電相転移温度の異なる２種以上の高分子材
料又はこれを主成分とする高分子材料を配合した
ことにより安定な大きい圧電性を得るという効果
を奏するものであり、圧電スピーカー、圧電性プ
リント板、押ボタンスイツチボード等に広く適用
される。
子・無機複合物圧電体は高分子材料として強誘電
―常誘電相転移温度の異なる２種以上の高分子材
料又はこれを主成分とする高分子材料を配合した
ことにより安定な大きい圧電性を得るという効果
を奏するものであり、圧電スピーカー、圧電性プ
リント板、押ボタンスイツチボード等に広く適用
される。
第１図は約70℃に強誘電―常誘電相転移を有す
るフツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
の比誘電率の温度特性、第２図は実施例１の約70
℃に強誘電―常誘電相転移を有する高分子材料と
約115℃に強誘電―常誘電相転移を有する高分子
材料との混合物の比誘電率の温度特性、第３図は
実施例１の２種のフツ化ビニリデン―三フツ化エ
チレン共重合体の組成比の中間の組成比を有する
単一の共重合体の比誘電率の温度特性をそれぞれ
示すグラフである。
るフツ化ビニリデン―三フツ化エチレン共重合体
の比誘電率の温度特性、第２図は実施例１の約70
℃に強誘電―常誘電相転移を有する高分子材料と
約115℃に強誘電―常誘電相転移を有する高分子
材料との混合物の比誘電率の温度特性、第３図は
実施例１の２種のフツ化ビニリデン―三フツ化エ
チレン共重合体の組成比の中間の組成比を有する
単一の共重合体の比誘電率の温度特性をそれぞれ
示すグラフである。
Claims (1)
- １ 強誘電―常誘電相転移温度の異なる２種以上
の高分子材料又はこれを主成分とする高分子材料
及び強誘電体セラミツク微粉末より成ることを特
徴とする高分子・無機複合物圧電体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337980A JPS56130982A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | High molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337980A JPS56130982A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | High molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56130982A JPS56130982A (en) | 1981-10-14 |
| JPS639674B2 true JPS639674B2 (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=12384951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337980A Granted JPS56130982A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | High molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56130982A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101628584B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2016-06-08 | 후지필름 가부시키가이샤 | 전기 음향 변환 필름, 플렉시블 디스플레이, 성대 마이크로폰 및 악기용 센서 |
-
1980
- 1980-03-18 JP JP3337980A patent/JPS56130982A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56130982A (en) | 1981-10-14 |
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