ニオブ系無鉛圧電セラミックスの荷電ドメイン壁とフェロイクス

铌基无铅压电陶瓷中的带电畴壁和铁质材料

• 批准号: 22H01773
• 负责人: 柿本 健一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01773/
• 关键词: 無鉛圧電体

圧電特性は電気分極の向きが異なる領域(ドメイン)を隔てるドメイン壁の運動と密接に関係するが、シングルナノスケールで金属的な導電現象があるとされる荷電ドメイン壁 (Charged Domain Wall, CDW)が電気機械物性に果たす役割が十分に理解されていない。さらに単結晶ではなく、結晶粒/粒界を含む複雑な材料組織の多結晶セラミックスにまで拡張できる議論自体が乏しい。本研究では、BaTiO3系の正方相セラミックス、(Na,K)NbO3系の斜方晶系セラミックスなどモデル材料とし、CDWの本質的な役割の理解とその制御の方法論を追求し、CDWの適正な導入の提案を含む学理の変革など、工業製品として多用途で使用される圧電体の高性能化に結びつける研究を実施する。そこで、この上記目的を達成するために、初年度は、セラミックスの焼成過程や分極処理法の制御によって、組成変性または微構造変化させたCDWの評価に相応しい試験材料を相当数準備した。他方、ドメイン壁の動きを捕捉する電気的な状態解析として、広温度域かつ高電界下で誘電緩和過程が観測できるインピーダンス分光法を駆使し、多結晶セラミックス特有の粒界および粒内情報も含めて、等価回路モデルと突合して評価した。併せて、透過型電子顕微鏡や圧電応答顕微鏡などを用いてセラミックス内部の局所構造におけるドメイン構造の特徴付けを進めた。以上の過程で得られた成果をとりまとめて、誌上および学協会で成果発表した。

The voltage characteristics of the Charged Domain Wall (CDW) are well understood in relation to the electrical and mechanical properties of metals. In addition, the crystal grain/grain boundary of the composite material is composed of multiple crystals, and the crystal grain/grain boundary is composed of multiple crystals. This research is aimed at the study of tetragonal phase structure of BaTiO3 system, orthorhombic phase structure of (Na,K) NbO3 system, understanding of the nature of CDW, methodology for manufacturing CDW, proposal for proper introduction of CDW, innovation of CDW, and high performance of piezoelectric materials for industrial products and multipurpose applications. In order to achieve this goal, the first year, the second year, the third year, the fourth year, the fourth year The state analysis of the electric energy captured by the wall motion of the other side is carried out in the temperature range from the high electric field to the induced electric relaxation process. The characteristics of the internal structure of the electron micromirrors and the voltage micromirrors are also discussed. The results of the above process are presented in the journal of the Institute of Science and Technology.

项目成果

Local Structural Investigation of (Ba,Ca)(Zr,Ti)O₃ and Ca(Zr,Ti)O₃ by X‐Ray Fluorescence Holography

X射线荧光全息术研究(Ba,Ca)(Zr,Ti)O₃和Ca(Zr,Ti)O₃的局部结构

• DOI: 10.1002/pssb.202100609
• 发表时间: 2022
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: Yamamoto Yuta;Kimura Koji;Gadelmawla Ahmed;Kawamura Keisuke;Sugimoto Hina;Liu Donglin;Li Qiang;Yan Qingfeng;Khansur Neamul H.;Happo Naohisa;Kakimoto Ken‐ichi;Webber Kyle G.;Hayashi Kouichi
• 通讯作者: Hayashi Kouichi

ニオブ系圧電セラミックスにおける焼成雰囲気と荷電ドメイン壁構造

铌基压电陶瓷的烧成气氛与带电畴壁结构

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林凌太;漆原大典;Alexander Martin;柿本健一
• 通讯作者: 柿本健一

Activation of lead-free (Na,K)NbO3 piezoceramics using pulsed electric field

利用脉冲电场激活无铅 (Na,K)NbO3 压电陶瓷

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nozaki;A. Martin;R. Kobayashi;T. Nakayama;K. Kakimoto
• 通讯作者: K. Kakimoto

University of Erlangen Nuremberg(ドイツ)

埃尔兰根纽伦堡大学（德国）