非晶質高分子の分子構造と高次構造の制御による高い圧電性の発現

数種のシアン化ビニリデン(VDCN)系の非晶質共重合体および単量体組成の異なる一連の微生物由来の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体P(HB/HB)について微細構造,固体状態での形態および動的性質をおもに高分解能核磁気共鳴法、熱分析法,分子力学計算により調べ、これら高分子材料が圧電性を発現する機構を明らかにするとともに、より優れた高分子圧電体を得るための分子設計上の指針を得た。VDCN系共重合体の高い圧電性はVDCN単位の大きなC-N双極子モーメントに由来することは明白であるが、酢酸ビニル,安息香酸ビニルなどとVDCNの共重合体は分極処理すると高い圧電性を示し、一方,スチレンなどとの共重合体は分極理処理してもほとんど圧電性を示さない。NMR構造解析から、検討したVDCN系共重合体の間に,微細構造上の特徴の差異を認めることはできなかった。NMR緩和などの測定と分子力学計算から,高い圧電性を示すVDC共重合体は圧電性をほとんど示さないVDCN共重合体に比べて主鎖屈性が高いことを認めた。VDCN共重合体の高い圧電性は延伸,熱/分極処理すると発現する。この処理に際して,主鎖屈曲性の高い共重合体ほどそのC-N極性基が空間的により高度に配向しやすく,結果としてより高い圧電性を発現するものと結論した。発酵合成したHV組成0〜95モル%の光学活性,半結晶性,圧電性共重合体P(HB/HV)の微細構造と結晶形態を調べた。これらの共重合体はランダム共重合体で,固体高分解能^<13>C-NMRの測定から,融点が極小になるHV組成約40%を境にして、結晶転移が起こり、またHB/HV共結晶化が起こることを見出だした。P(HB/HV)の結晶形態と単量体組成に依存した圧電活性の関係は今後の研究課題である。

数種のシアン化ビニリデン(VDCN)系の非晶質共重合体および単量体組成の異なる一連の微生物由来の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体P(HB/HB)について微細構造,固体状態での形態および動的性質をおもに高分解能核磁気共鳴法、熱分析法,分子力学計算により調べ、これら高分子材料が圧電性を発現する機構を明らかにするとともに、より優れた高分子圧電体を得るための分子設計上の指針を得た。VDCN系共重合体の高い圧電性はVDCN単位の大きなC-N双極子モーメントに由来することは明白であるが、酢酸ビニル,安息香酸ビニルなどとVDCNの共重合体は分極処理すると高い圧電性を示し、一方,スチレンなどとの共重合体は分極理処理してもほとんど圧電性を示さない。NMR構造解析から、検討したVDCN系共重合体の間に,微細構造上の特徴の差異を認めることはできなかった。NMR緩和などの測定と分子力学計算から,高い圧電性を示すVDC共重合体は圧電性をほとんど示さないVDCN共重合体に比べて主鎖屈性が高いことを認めた。VDCN共重合体の高い圧電性は延伸,熱/分極処理すると発現する。この処理に際して,主鎖屈曲性の高い共重合体ほどそのC-N極性基が空間的により高度に配向しやすく,結果としてより高い圧電性を発現するものと結論した。発酵合成したHV組成0〜95モル%の光学活性,半結晶性,圧電性共重合体P(HB/HV)の微細構造と結晶形態を調べた。これらの共重合体はランダム共重合体で,固体高分解能^<13>C-NMRの測定から,融点が極小になるHV組成約40%を境にして、結晶転移が起こり、またHB/HV共結晶化が起こることを見出だした。P(HB/HV)の結晶形態と単量体組成に依存した圧電活性の関係は今後の研究課題である。