材料の発電効率を60％向上させることに成功 Researchers improved the material’s electricity generation efficiency by 60%
2022-03-24 ペンシルベニア州立大学（PennState）
・高分子に化学的不純物を意図的に導入した。ドーピングと呼ばれるこの手法により、研究者は材料の特性を調整し、適切な数の不純物を組み込むことで、望ましい効果を生み出すことができる。
・このポリマーは、水や人体組織と同様の音波に対する耐性を示すため、医療用画像処理、水中用ハイドロフォン、圧力センサーなどへの応用が期待される。また、ポリマーはセラミックよりも軽量で構成しやすい傾向があるため、画像処理、ロボット工学などの改良を探る機会を提供する可能性があると、Zhang教授は述べている。
＜関連情報＞
- https://www.psu.edu/news/engineering/story/enhancing-electromechanical-behavior-flexible-polymer/
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0936
リラクサー強誘電体ポリマーは低電界で超高速電気機械結合を示す Relaxor ferroelectric polymer exhibits ultrahigh electromechanical coupling at low electric field
XIN CHEN,HANCHENG QIN ,XIAOSHI QIAN, WENYI ZHU ,BO LI ,ZHANG ,WENCHANG LU ,RUIPENG LI,SHIHAI ZHANG,LEI ZHU ,FABRICE DOMINGUES DOS SANTOS ,J. BERNHOLC ,AND Q. M. ZHANG
Published: 24 Mar 2022 DOI: 10.1126/science.abn0936
Abstract
Electromechanical (EM) coupling—the conversion of energy between electric and mechanical forms—in ferroelectrics has been used for a broad range of applications. Ferroelectric polymers have weak EM coupling that severely limits their usefulness for applications. We introduced a small amount of fluorinated alkyne (FA) monomers (<2 mol %) in relaxor ferroelectric poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) (PVDF-TrFE-CFE) terpolymer that markedly enhances the polarization change with strong EM coupling while suppressing other polarization changes that do not contribute to it. Under a low–dc bias field of 40 megavolts per meter, the relaxor tetrapolymer has an EM coupling factor (k33) of 88% and a piezoelectric coefficient (d33) >1000 picometers per volt. These values make this solution-processed polymer competitive with ceramic oxide piezoelectrics, with the potential for use in distinct applications.
