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2026/1/28

【圧電ポリマー】東レ、耐熱性が200℃以上のものを創出

　東レは、このたび、世界初^※1の200℃以上でも圧電性能を発揮する新しい圧電ポリマー材料を開発した。この材料は、従来の圧電ポリマー材料では適用困難であった高温領域においても、安定した特性を発揮する。また、形状自由度が高く、大面積に搭載可能なため、モビリティ、ロボット、産業機械、航空・宇宙機などの振動検出・監視技術の高度化に貢献する。
　圧電材料とは、外部から力（応力や振動）を加えると電圧を発生する材料で、マイクや歪みセンサー^※2などに使用されている。主に、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）やチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）が用いられているが、PVDFは120℃で分極構造^※3を失い圧電性が喪失するため、使用温度の上限は80℃程度。また、PZTなどの無機圧電材料は、圧電性が高い一方で硬く脆いため、複雑形状や大面積での搭載が困難であった。
　近年、モビリティ、ロボット、産業機械、航空・宇宙機などの分野において、振動検出・監視センサーのニーズが広がっている。自動車分野では、ロードノイズを抑制するためのアクティブノイズキャンセリング（ANC）^※4、ロボット分野では触覚としての振動検出、産業機械や航空・宇宙機の分野では、振動を常時監視し、異常を早期検知する振動監視^※5の導入が検討されている。これらの分野では、広範囲にわたる振動を正確に把握する大面積での搭載が必要。また、モーター・エンジン周辺での使用や宇宙環境、熱媒配管などの用途では、100℃を超える高温環境での圧電性能が求められている。
　この材料は、東レが培ってきたポリマー分子設計技術と高次構造^※6制御技術を駆使して開発した、高い圧電特性を備えた新規ポリマー材料であり、分極構造が200℃以上でも維持されるため、PVDFでは対応できなかった高温環境下で安定した検出を実現する。また、ワニスやフィルム、不織布などの形状で提供できるため、複雑形状や大面積のセンサーにも適用可能。
　なお、この材料は、鉛やフッ素を含有しないので、RoHS規制^※7やPFAS規制^※8にも適合可能な材料である。
　今後は、2028年頃の実用化を目指し、顧客向けサンプル提供・評価を進めて、同材料の用途開拓・拡大に取り組んでいく。

※1　商業製品を対象とした東レ調べ
※2　歪みセンサー
　物体がどれくらい伸びたり縮んだりしているか（＝歪み）を測定するセンサー。圧電材料の「変形時に電気を発生する性質」が応用されている。橋やビルなどの構造物、あるいは人の心拍や動作（筋肉の伸縮など）のモニタリングなどに利用される。
※3　分極構造
　材料内部で電気的に偏りがある構造。圧電性の発現に不可欠。材料内部で分極が同じ向きに揃うことで圧電性が得られる。
※4　アクティブノイズキャンセリング（ANC）
　ノイズとなる音（振動）に対して、それを打ち消す波形（逆位相）を持つ振動を発生させることで、静音化する技術。逆位相の波を適切に生成するために、ノイズとなる振動を瞬時に正確かつ網羅的に検出、解析することが重要となる。
※5　振動監視
　機械や構造物の振動状態を常時監視し、異常や損傷の兆候を早期に検出する技術。ビルなどの構造物や風車などのインフラ設備の予防保全や無人管理などに応用されている。
※6　高次構造
　材料内部におけるポリマー鎖の配置。同じポリマー材料でも、ポリマー鎖の配置によって材料全体での特性が変化する。圧電ポリマー材料では、ポリマー鎖の分極が同じ向きに並ぶように配置されることで、圧電性を向上できる。
※7　RoHS規制
　EU（欧州連合）が定める、電気・電子機器に含まれる特定の有害物質の使用を制限する規制であり、鉛や水銀など計10物質の含有量に上限が設けられている。
※8　PFAS規制
　環境や人体で分解されにくいフッ化炭素系化合物（ペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物）の使用・排出を制限する規制であり、特に欧州や米国にて報告義務や段階的な禁止措置が進んでいる。

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