发电纤维“PIECLEX”开发秘闻（技术解说篇）

2023/06/29

随着科学技术的发展，人们对纤维产品的清洁性和舒适性的要求也越来越高。然而，以往的抗菌防臭加工纤维虽然兼具安全性和功能性，但因为生产优先，所以存在着加工药剂对环境造成的负荷、性能上的经久劣化以及废弃时造成的环境污染等问题。为了解决这些问题，村田制作所和帝人富瑞特公司联合创办的“PIECLEX公司”开发了一种“通过运动实现抗菌”的全新构思的纤维“PIECLEX”。

由于PIECLEX的构思新颖，所以在开发和产品化方面遇到了许多课题。另一方面，PIECLEX潜藏着不同于以往纤维的前景和可能性。

本次的《技术解说篇》，我们邀请到生产和开发PIECLEX的团队负责人盐见先生，以及负责产品开发和评估的宅见先生，为大家介绍PIECLEX的优势、促成开发的契机以及产品化过程中的开发秘闻。

促成开发PIECLEX的契机

――PIECLEX是一种用发电纤维制成的特殊产品。请问促使电子元件制造商“村田”开发该纤维的原委，以及宅见先生和盐见先生参与开发的契机是什么？

宅见先生作为技术人员，负责产品开发和电气特性的评估；盐见先生作为纤维专业人员，是生产和开发团队的负责人

村田制作所很早以前就着眼于聚乳酸的压电效应，并成功将具有压电性能的薄膜传感器“Picoleaf”进行了产品化，随后又着手于开发线状传感器。当时正是可穿戴设备的热潮，我们拿着很多电气特性的数据，接触了许多企业，却一直未能实现商务洽谈。就在那时，一家袜子制造商对当时的开发人员说：“最困难的问题是细菌”，于是我们就想：“如果能去除所有传感器的电极，只用丝线做成织物的话，丝线的电气是不是可以杀灭细菌呢？”。这个设想就是我们开始开发PIECLEX的契机。

顺便提一下，PIECLEX产生的电压只有几伏到几十伏左右，是人类无法感知到的程度。这和据说约有3000伏的静电相比能量非常小，但这个电量完全可以抑制微生物的生长繁殖，因此可以发挥抗菌作用。

PIECLEX
几伏至几十伏

静电
1000伏	完全感觉不到
2000伏	隐约能感觉到
3000伏	微微刺痛

对比PIECLEX产生的电压和静电电压

※ 日本食品分析中心已对细胞毒性和致敏作用进行了安全性确认。

PIECLEX的优势

――宣扬抗菌和防臭性能的产品有很多。与这些产品相比，PIECLEX的优势是什么呢？

PIECLEX具有两大优势。首先第一个优势是它的抗菌效果可半永久性地持续。某些特定的物质会根据其负荷的应力而产生电压，这就叫做“压电效应”。PIECLEX就是通过纤维伸缩时产生的压电效应的电力来实现抗菌和除臭的一种纤维。使用药剂进行抗菌会令人担心抗菌效果因洗涤和经久而发生劣化，与此相比，压电效果无论反复洗涤多少次抗菌效果都不会减弱，所以抗菌和防臭效果可半永久性地持续。

PIECLEX的另一个优势是有益于自然环境。首先在制造工序中，PIECLEX不使用以往抗菌产品中大量使用的药剂，因此不会对环境造成不良影响。此外，众所周知陶瓷是能够产生压电效果的物质，而PIECLEX使用的是源自植物的可生物降解的塑料“聚乳酸”。因此，PIECLEX埋入土壤后，会被细菌和微生物等分解（生物降解）。关于PIECLEX的生物降解性，目前通过堆肥内的试验已确认出4个半月左右的时间可降解70%到80%。另外，PIECLEX短时间内会在自然界循环，所以不需要进行焚烧处理，也不会因此而产生大量的CO₂。

回收再利用性优异且益于环境的PIECLEX图片 — 回收再利用性优异且益于环境的PIECLEX

综上所述，PIECLEX是一种高性能的纺织材料，它不仅具有优异的抗菌和防臭性能，还益于环境并具备良好的回收再利用性，尤其是不会产生CO₂。

开发PIECLEX的过程中遇到的困难是什么？

――在开发PIECLEX和开发电子元件的不同之处都出现过哪些问题呢？比如电子元件制造商与纤维行业在价值观上的差异，以及“通过运动进行发电的纤维”这一崭新性能的评估方法等。

我们遇到了各种各样的问题，其中最困难的问题就是如何评估这个用纤维制成的“织物”产品。它不同于村田专长的电子元件，其评估对象是“触感和质感”，而这些会根据使用的人和季节而发生变化，所以仅靠数值数据进行验证是不充分的。因此，需要开展的验证工作就是，制作很多样品，详细评估人所获得的感受和数值数据。另外，还有一个问题是如何测量由运动而产生的电量。以往的抗菌性评估对象主要是纤维静止的状态，并非是评估“通过运动实现抗菌的纤维”的方法。这样一来，我们就需要在自家公司进行评估，但我们没有检查装置。因此，就必须从检查装置开始在自家公司进行开发。

为了在织物上接种细菌来评估压电的抗菌性能，我们独自开发了可使样品连续伸缩的评估装置。

这个时候对我们起到巨大帮助作用的就是村田一直以来所积累的“从材料制作出产品”这方面的经验技术。我们得到了一直以来使用过各种材料的公司内部部门的协助，从其中一个夹具做起，开发出了检查装置，并确立了试验方法。由此构建出一个机制，就是在村田实施电气特性和抗菌性能的评估，在帝人富瑞特公司实施织物色调和触感的评估，从而制造出了PIECLEX。