PVDF系強誘電性材料 アプリケーションのご案内

PVDF系強誘電性材料 アプリケーション

圧力センサ

圧力をPiezo効果により電圧に変換する素子を作成できます。キャパシタと同じく、Piezotech® FCを絶縁体として電極で挟んだ構造で、非常に単純です。待機電圧を必要とせず、デバイスの低電力化にも貢献できます。

衝撃波センサ

圧力センサと同じキャパシタ構造で、衝撃波による表面の変形を感知することができます。

表面波フィルタ

電気信号から特定の周波数のみを取り出すフィルタとして表面波弾性フィルタがありますが、くし形に印刷された電極と圧電体の基盤からなっています。その基板用圧電フィルムとしてPiezotech®が使用されます。

生体センサ

※山形大学　時任・熊木・関根研究室製作バイタルセンサ

入力インピーダンスが水や生体に近いことから、皮膚表面からの生体信号を検出するセンサとして優れた性能を発揮します。樹脂製であるため、体に張り付けても違和感が少なく、脈拍、呼吸、体温などを検出することができ、メディカル・ヘルスケア分野への展開が始まりました。

エナジーハーベスト

機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する事がPiezo材料の基本的な特性ですが、この性能を利用して微小電力の発電素子として利用する方法が検討されています。

アクチュエータ

電界に比例して変形を起こすPiezotech® RTを用いて、様々な形状のフィルムを動かすことができます。動くフィルムを利用したMEMSやマイクロマシンなどの応用が期待されています。

ハプティクス（触感応答）

Piezotech®材料に交流電圧を印加すると材料がその周波数に応じて振動を起こします。このPiezoデバイスを手などの体に密着させておくことで、その振動が人間側にフィードバックされます。
非常に薄いデバイスでこの振動発生装置を実現できるため、様々な器機に容易に組み込むことが可能となります。

タッチパネル（ハプティクス）

タッチパネル上でアクション選択/入力などの操作をする際、利用者に振動を与え、確認作業及び誤動作防止へ貢献します。下記にその構造例を示します。

構造例

図1

同センサ及びハプティクスデバイスはコンデンサと同じ回路図で示される通り、圧電素子となるフィルム「Ferroelectric polymer film」を上下電極で挟んだ構造です。 図1は通常では回路を遮断するためのドットスペーサが記載されています。 これにより普段は回路が構成されず、このままではハプティクス効果は起こりません。 圧力などの入力があった時のみスイッチが入り電極間に電位差を生じます。

図2

図2の通り、指先で触れたり圧力を加えたりすることにより、生じた圧力が電位差となって観測されます。この電位差を感知して電極間に一定の周波数で外部から電圧がかかる様にしておくことでピエゾ層が振動を起こし、指先はその振動を感じることができます。

マイクロポンプ

Piezotech®をアクチュエータとして使い、微小な容積変化を発生させることでポンプとして使用することができます。このポンプはµl/minレベルの流量を確保することが可能です。

強誘電メモリ

通常、半導体と強誘電セラミックを使い半導体プロセスで製造される強誘電メモリですが、Piezotech® RT、有機半導体、ナノインクを使用することで、印刷で強誘電メモリを製造することが可能です。

OTFT向け高誘電材料

最近、有機半導体のインク化も行われており、印刷で多くの半導体回路が製造可能となってきています。OTFT（有機薄膜トランジスタ）はそのゲート部分に高誘電性材料を必要とします。Piezotech®は印刷可能な有機材料としては非常に高い比誘電性（30～45）を持っており印刷で作成されるOTFTの誘電材として使用可能です。

電気熱量効果（ECE : Electrocaloric Effect）

Piezotech® RTはその電気熱量効果のおかげで、非常に効率的な新しい冷却装置としての応用が考えられています。固体による冷却は従来の液相・気相の冷媒とコンプレッサーを必要とせず、表面適合性が高く、コンパクトに作れるという優れた特長があります。

電気接着、静電クラッチ、ロボットハンド

高誘電率材料を用いて「静電クラッチ」を実現することが可能です。
誘電率の低いプラスチックなどの材料では、電圧印加しても高い接着力を得ることができず、重量に負けて重り、荷物などが落下してしまいます。一方、プラスチック材料としては非常に高い誘電率をもつPiezotech® RTP（VDF-TrFE-CTFE）のフィルムをこのデバイスに用いることで、電圧の二乗に比例する電極間の接着力を生じさせることができ、重量物の引き上げ、密着、接着を可能にします。

可変焦点レンズ

レンズとして封入された高屈折液体に、Piezotech®で圧力を加えることでレンズ内の圧力を変えて、屈折率を変化させることができます。この屈折率の変化を利用して焦点が可変でコントロール可能なレンズを作成することができます。

フィルムスピーカー

Piezotech®の変形を周波数によって任意にコントロールできる性能を利用して、フィルム状のスピーカーを作成しました。透明電極を使用することで透明なフィルムスピーカーを作成することも可能です。

ペーパーキーボード

印刷で電気回路を作成できる利点を使い、Piezotech®の圧力センサをスイッチとして作成しています。また製造方法が印刷であるため、印刷できる基材であれば紙を選定することもできる（インクが浸透しすぎないことが必要だが）。この例は紙（Arjowiggins社製ペーパー基板）で鍵盤状のスイッチを作成した例です。

PVDF系強誘電性材料関連製品 その他

• PVDF系強誘電性材料 概要
• アプリケーション
• 製品
• コポリマー系圧電・強誘電性材料 Piezotch® FC
• ターポリマー系アクチュエータ材料 Piezotch® RT
• テクノロジー
• その他
• カタログ/仕様書

• 導電性/半導電性インク