応用範囲拡大へ! 京都工繊大などがポリスチレンの新たな加工方法を発見

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帯電してから繊維化したポリスチレンを堆積した膜の拡大写真

京都工芸繊維大学の石井佑弥助教らは、汎用樹脂ポリスチレンに電気を加えると変形する逆圧電特性を持たせる方法を発見した。産業技術総合研究所などとの共同研究。帯電させてから糸にする電界紡糸法を使う。高い特性で知られるセラミックス系のチタン酸ジルコン酸鉛などを上回った。材料選択の範囲が広がり、低コストで軽量、柔軟な着用型センサーや、音声や振動を発生するアクチュエーターの大面積化が期待できる。

石井助教らは2019年に北陸先端科学技術大学院大学と電界紡糸法でポリスチレンを繊維化し、圧力による歪みで電気が発生する正圧電的特性の付加に成功。今回、逆圧電特性も達成し、応用の可能性を大きく広げた。

ポリスチレンの膜は特性を持たないが、電界紡糸法で平均4・8マイクロメートル(マイクロは100万分の1)の細さの糸にして堆積し膜を作ると特性を発揮。1キロヘルツの高周波電圧を加えたときの変形で、チタン酸ジルコン酸鉛の700ピコメートル(ピコは1兆分の1)毎ボルトを大幅に上回る約1万3000ピコメートル毎ボルトを記録した。

内部の電荷の偏りをそろえるポーリングや熱処理などの後工程が不要で、製造工程の簡略化や省エネルギー化も期待できる。

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