pyroelectric effect

焦電効果(しょうでんこうか、英: pyroelectric effect)とは、温度変化によって誘電体の分極(表面電荷)が変化する現象をいう。この現象を示す物質は、焦電体と呼ばれる。焦電体は圧電効果を示すので、圧電体の一種でもある。また、強誘電体は必ず焦電体である。電気石は焦電効果を示すことからこの名前が付けられた。

なお、pyroelectric は焦電気のほかにパイロ電気やピロ電気とも訳され[1]、1824年にブリュースターによりギリシャ語で fire の意の pyro から名付けられた。

電気石や酒石酸といった誘電体の結晶はその一部に熱を加え温度を変化させるとその表面の両端に正負に分極された電荷が生じる。この現象やこれによって生じる電気を焦電気と呼ぶ。なお加熱時にプラスに帯電する端を同類端、マイナスに帯電する端を異類端という。1756年、ドイツの物理学者フランツ・エピヌスによって初めて確認されたものとされる。

焦電体は、温度変化の検出に用いられる。焦電体は、常温でも常に分極しているが、通常は表面にイオンを吸着しているので分極は観測されない。しかし、温度の変化によって分極が変化すると、変化分を電圧として検出することができる。この性質から、温度変化を電圧として取り出す焦電素子として用いられる。また、集光レンズと併用することによって赤外線センサに用いられる。

ポリフッ化ビニリデン(ポリフッかビニリデン、PolyVinylidene DiFluoride、PVDF)は高耐性、高純度な熱可塑性フッ素重合体のひとつである。

PVDFは高価であり、一般的に高純度、高強度や耐薬品性、耐熱性が要求される用途に用いられる。 製品としてはパイプやシート、プレートなどとして製造されているほか、釣り糸の原料としてフロロカーボンと呼ばれる糸に用いられ販売され、その糸はウクレレ等の弦楽器の弦にも用いられる。 特に半導体製造工場における熱超純水の送水ラインに専ら使用される。医薬製造工場における注射用水ラインには、有機物を嫌うため、ステンレス鋼管(SUS316等)が専ら用いられる。

また、PVDFは強誘電性のポリマーであり、圧電性や焦電性を示すことから、センサなどへの応用もなされている。

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アイゾット衝撃試験(アイゾットしょうげきしけん、Izod impact strength test)は、衝撃に対する強さ(靭性)を評価する衝撃試験の方法である[1]。

試験値は試験される試料の巾(各規格に試験片の寸法が規定されている。)で破壊に要したエネルギーを割って求めるのでJ/mである。

合成樹脂の機械的性能の評価によく用いられている。

破壊に要するエネルギーは、振り子式の打撃ハンマーを用いて、ハンマーの持ち上げ角度と、試験後のハンマーの振り上がり角度から計算する。

同様の耐衝撃性の試験法には、吸収したエネルギーを試験片の元の断面積で割って求めるシャルピー衝撃試験という衝撃試験もある[1]。

荷重たわみ温度(熱変形温度、Heat Deflection Temperature、HDT)
加熱浴槽の中に規定された寸法の試験片の両端を支持して据え、中央部に荷重をかけた状態で浴槽の温度を上昇させる。試験片に一定のたわみが生じた時の温度を荷重たわみ温度(単位:°C)として耐熱性の指標とする。試験結果は試験片の寸法や荷重量によって左右されるため、これらの数値を併記する。このHDTは一般に、非晶性樹脂の場合はガラス転移点と、結晶性樹脂の場合は融点とほぼ相関する。
ビカット軟化温度(ビカット軟化点、Vicat Softening Temperature、VST
加熱浴槽の中に規定された寸法の試験片を据え、中央部に一定の断面積(JIS K7206では1mm2)の端面を押し当てた状態で浴槽の温度を上昇させる。試験片に端面は一定の深さまで食い込んだ時の温度をビカット軟化温度(単位:°C)として耐熱性の指標とする。
ボールプレッシャー試験方法(Ball pressure test method)
国際電気標準会議 (IEC) 規格に採用され、電気用品取締法施行細目にも取り入れられている試験方法。電気用品のハウジングまたは充電機構を保持する絶縁物として使用される熱可塑性樹脂について特に定められており、実使用温度よりも20℃高い温度環境にて、直径5mmの鋼球を2kg荷重で1時間押し当て、へこみ部分の直径が2mm以下ならば耐熱性を有していると判断される。