ポリフッ化ビニリデン（PVDF）は柔軟な圧電ポリマーの核心材料であり、その圧電性能はββ相含有量に大きく依存しています。従来の条件ではββ相の効率的な形成が困難で安定性に欠けるため、ウェアラブルセンサー分野での応用が制約されています。本研究では、直径1nm未満のカルシウム多金属酸化物サブナノワイヤー（Ca-POM SNWs）を機能的充填材として選び、静電紡糸法により異なるドープ量のPVDF/Ca-POM複合膜を作製しました。Ca-POMドープが複合膜の微細構造、結晶相組成、機械特性および圧電応答に及ぼす調整規則を体系的に検討し、最適性能複合膜を基に柔軟なウェアラブル圧電センサーを構築し、その環境安定性と人体信号検出応用の可能性を評価しました。実験結果は、Ca-POM SNWsが強い界面相互作用を通じてPVDFをαα相からββ相へ転移させ、複合膜のββ相含有量が純粋なPVDFの62.6%から81.0%に向上したことを示しています。同時に、複合膜の破断応力と靭性はそれぞれ4.69 MPaおよび170 MJ/m³に達し、圧電出力電圧は純PVDF膜と比較して1300%向上しました。PVDF/Ca-POM複合膜を基にした柔軟圧電センサーは-40~80 ℃、30%RH~80%RHおよび模擬汗液環境下で安定した電気応答を保持し、応答時間と回復時間はそれぞれ150 msと90 msであり、指、手首、肘、喉など複数部位の運動および生理信号のリアルタイムかつ高精度なモニタリングが可能です。本研究は1次元サブナノ充填材によるPVDFの結晶相転移調整の新たなメカニズムを提供し、高性能柔軟ウェアラブル圧電センサー材料の開発に新しいアイデアと実験的根拠を示します。

サブナノワイヤー;圧電センサー;ββ相制御;環境安定性;ウェアラブルセンサー