媒体の種類：学術論文
掲載紙／掲載誌／掲載メディア：Polymer Testing
著者：Q. Kang, H. Takehara and T. Ichiki
電紡PLLAおよびPVDFナノファイバーの圧電特性の比較研究：結晶性と分子配向の影響
要約：
ポリ-L-乳酸（PLLA）を含む圧電ポリマーの感度向上は、実用的な応用において重要な課題のままです。ギャップエレクトロスピニングはポリフッ化ビニリデン（PVDF）の圧電応答を向上させることが示されていますが、この方法がPLLAに対して効果的かどうかは不明です。本研究では、PVDFをリファレンスとし、ギャップエレクトロスピニングを用いて、穴の形状（円形、正方形、長方形）やサイズ（辺の長さ、アスペクト比、面積）が繊維構造および圧電特性に与える影響を調査しました。予想通り、PVDFは整列性が向上することで感度が向上しました。しかし、整列したPLLA繊維は、予想に反して無秩序なものと比較して圧電感度が低いことが示されました。構造分析の結果、PLLAの繊維整列に伴ってβ相の含有量は増加しましたが、高度に乱れたβ相が結晶性を低下させ、圧電応答を弱めることが分かりました。さらに、PLLAにおける圧電感度とα/β相比率との間に強い線形関係が観察され（それぞれ12 wt.%と18 wt.%でのピアソン係数は0.994および0.993）、β相の含有量との関係ではありませんでした。PLLA繊維（例：12 wt.% PLLAの1.6 mV/N）の測定された圧電感度は、報告されているポリマー/無機物やポリマー/金属複合材料システムよりも低かったものの、指タッピングテストおよび一定の力での押圧テスト（0.98 N）では、いずれも substantialな出力信号を確認し、それぞれの平均電圧応答は-966 mVおよび-1008 mVでした。さらに、100サイクルの指タッピングテストおよび1週間の押圧テストを通じて長期耐久性が示され、10%未満の劣化率で良好な信号安定性が確認されました。これらの結果は、エレクトロスピンしたPLLAナノファイバーが、ウェアラブルエレクトロニクスにおける軽量で柔軟かつ耐久性のある圧電センサーの有望な候補であることを強調しています。
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2025.108958
