環境調和型無鉛圧電アクチュエータ材料の開発

环保无铅压电促动器材料的开发

基本信息

项目摘要

本研究では(i)-100℃から200℃まで使用可能な圧電材料として, 無鉛ペロブスカイトであるチタン酸バリウムーチタン酸ナトリウム・ビスマス(Ba_<1-x>(Bi_<1/2>Na_<1/2>)_xTiO_3, 以降BBNT) セラミックスに, (ii)400℃まで使用できる材料としてタングステン酸ビスマス (Bi_2WO_6 : 以降, BWO) 単結晶に着目している. 本年度の研究成果は以下の通り. BBNTセラミックスにおいて, x=0.1でT_cが200℃になり, x=0.3まで230℃まで上昇する. それ以降では殆ど上昇せず, x=0.5以上では誘電率温度特性でピーク温度が周波数依存を示し始めることがわかった. BWOに関して, その単結晶は高い電気機械結合係数k_<33>=36%を有し, 400℃まで高い抵抗率を有し高温用圧電材料として有望であることを示した. さらに本年度は優れた圧電特性を有する(K_<0.5>Nb_<0.5>)O_3(KNN)に着目し, 添加物制御により高い品質係数Q_mを有する材料の探索ならびにそのデバイス応用を試みた. KNNに対してLiNbO_3とCuOを適量添加し, 高い内部電界を得るために小さな粒径のセラミックスを作るという設計指針のもと材料開発を進めた結果, [(Na_<0.5>K_<0.5>)_<0.98>Li_<0.02>]NbO_3 (KNNL2)+0.45mol%CuOという組成でQ_m=1400という値を得ることができた. 本成果を元に圧電定数d_<15>=155pC/Nを示す圧電セラミックスを合成し, 超音波モータを試作しその駆動特性を評価した. その結果, 最大回転数313rpm, 最大トルク19.6μNm, 最大有率1.6%の値が得られ, これまで報告されている無鉛超音波モータより大きいトルク密度が得られることが分かった.
This study で は (I) - 100 ℃ か ら 200 ℃ ま で use may な 圧 electric material と し て, lead-free ペ ロ ブ ス カ イ ト で あ る チ タ ン acid バ リ ウ ム ー チ タ ン acid ナ ト リ ウ ム · ビ ス マ ス (Ba_ < 1 - x > (Bi_ 1/2 > < Na_ 1/2 > <) _xTiO_3, To BBNT) セ ラ ミ ッ ク ス に, (ii) 400 ℃ ま で use で き る material と し て タ ン グ ス テ ン acid ビ ス マ ス (Bi_2WO_6:, BWO) 単 crystallization に with mesh し て い る. Under this year の research は の り. BBNT セ ラ ミ ッ ク ス に お い て, x = 0.1 で T_c が 200 ℃ に な り, x = 0.3 ま で 230 ℃ ま rising で す る. そ れ in で は perilous ど rise せ ず, X = 0.5 + で は induced electricity rate temperature characteristic で ピ ー ク が cycle for temperature dependent を し beginning in め る こ と が わ か っ た. BWO に masato し て, そ の 単 crystallization は high い electric 気 mechanical combination coefficient k_ (33 > = 36% を し, 400 ℃ ま で い high resistance rate を 圧 electric material has high temperature し と し て could で あ る こ と を shown し た. さ ら に this year は optimal れ た 圧 electrical characteristics を have す る K_ (< 0.5 > Nb_ < 0.5 >) O_3 (KNN) に し, Additives suppression に よ り い high quality coefficient Q_m を have す る material の explore な ら び に そ の デ バ イ ス try を 応 み た. KNN に し seaborne て LiNbO_3 と CuO を add し, high internal electric industry を い る た め に small さ な size の セ ラ ミ ッ ク ス を as る と い う design pointer の も と materials open 発 を into め た results, [(Na_ < 0.5 > K_ < 0.5 > _ < 0.98 > Li_ < > 0.02] NbO_3 (KNNL2) + 0.45 mol % CuO と い う composition で Q_m = 1400 と い う numerical を must る こ と が で き た. This achievement を yuan に 圧 electric constant d_ < 15 > = 155 PCS/N を shown す 圧 electric セ ラ ミ ッ ク ス し を synthesis, ultrasound モ ー タ を attempt し そ の 駆 dynamic characteristic を review 価 し た. そ の results, back to the planning of 313 RPM and biggest biggest ト ル ク 19.6 mu Nm, the most great rate 1.6% の numerical が must ら れ, こ れ ま で report さ れ て い る lead-free ultrasound モ ー タ よ り big き い ト ル ク density が must ら れ る こ と が points か っ た.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
ニオブ酸アルカリ系非鉛圧電セラミックスを用いた小型アクチュエータの作製
使用铌酸盐基无铅压电陶瓷制造小型执行器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    星野隆行;森島圭祐;鈴木諭・萩原学・吉村知浩・保科拓也・武田博明・鶴見敬章
  • 通讯作者:
    鈴木諭・萩原学・吉村知浩・保科拓也・武田博明・鶴見敬章
Synthesis and Characterization of Bismuth Tungstate Crystals by Solution Growth Technique
溶液生长法制备钨酸铋晶体及其表征
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M.Nishida;H.Takeda;T.Nishida;T.Shiosaki
  • 通讯作者:
    T.Shiosaki
Piezoelectric Properties of Bismuth Layered-Structure Ferroelectric Bi_2WO_6 Mono-Domain Crystals
铋层状结构铁电Bi_2WO_6单畴晶体的压电性能
Growth of Bismuth Tungstate Bi_2WO_6 mono-domain crystals and Chemical Etching for Measuring Their Electrical Properties
钨酸铋Bi_2WO_6单畴晶体的生长及化学刻蚀测量其电性能
Dielectric, piezoelectric, and electromechanical phenomena in (K0.5Na0.5)NbO3–LiNbO3–BiFeO3–SrTiO3 ceramics
  • DOI:
    10.1063/1.3112564
  • 发表时间:
    2009-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    E. Li;R. Suzuki;T. Hoshina;H. Takeda;T. Tsurumi
  • 通讯作者:
    E. Li;R. Suzuki;T. Hoshina;H. Takeda;T. Tsurumi
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小玉 翔平;黒澤 俊介;吉川 彰;柳瀬 郁夫;武田 博明
  • 通讯作者:
    武田 博明
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    保科 拓也;佐橋 明;森本 有香;金原 一樹;武田 博明;鶴見 敬章
  • 通讯作者:
    鶴見 敬章

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