抄録/ポイント:
抄録/ポイント
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近年,3Dプリンタを用いた圧電高分子複合材料の製作が注目されている。圧電セラミック粒子を高分子材料とを混合して作製した圧電フィラメント(機能性フィラメント)を用い,3D印刷することで,センサ,アクチュエータ,およびエネルギーハーベスタなどの機能を構造に追加し,多機能デバイスの統合作製を可能にする。本研究では,ポリプロピレン(PP)と混合した多結晶チタン酸バリウム(BTO)粒子からなる機能性フィラメントを用いて,3Dプリントした構造に対してマルチスケール解析を適用した。接続性の定義に基づいて,さまざまな圧電ポリマー複合材料がモデル化され,3Dプリントされた複合材料構造の巨視的な圧電ひずみ定数が調査された。計算結果から,ランダム複合構造の圧電歪定数を超える11の異なる連結性複合構造を見出した。複合材料構造を制御することで,ランダム複合材料構造よりも高い圧電特性を開発でき,3Dプリント複合材料構造の有効性を検証することができた。さらに,異なる含有量を有する2種類の機能性フィラメントを作製し,試験片の圧電歪定数を分極処理後に測定し,作製した試験片の圧電歪定数はBTO含有量の増加とともに増加する傾向があった。(翻訳著者抄録)