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ナノドメインエンジニアリングによる環境調和型巨大圧電アクチュエータの開発

利用纳米域工程开发环保巨型压电执行器

基本信息

批准号：
19016011
负责人：
和田智志
金额：
$ 5.76万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、キュリー温度の高い新規非鉛系圧電材料の探索と、昨年度報告したチタン酸バリウム(BT)配向セラミックスの圧電定数の更なる向上について、研究開発を行った。その結果、まず、BTとニオブ酸カリウム(KN)の固溶体セラミックスについての研究からは、BT-KN系相図を新たに作製し、その結果、BTとKNが1:1の組成比において、正方晶構造と斜方晶構造からなる2相共存領域を初めて確認した。なお、この領域のキュリー温度は430℃と非常に高いことも明らかとなった。この組成での圧電定数は約20pC/Nと低いものの、2相界面の面積を出発原料にナノ粒子を用いることで制御した結果、2相界面面積の増加とともに圧電定数は単調に増加し、もとの5倍以上にまで増大することがわかった。今後さらなる増大が予測される。また、従来のBTセラミックスにマグネシウム酸チタン酸ビスマス(キュリー温度 : 700℃以上、BMT)を固溶したBT-BMT系セラミックスを初めて常圧で合成することに成功し、その結果、BTセラミックスのキュリー温度130℃を360℃まで増大できることを明らかにした。この結果、これまでの非鉛系圧電材料に2種類の新規圧電材料を加えることに成功した。最後に、BT配向セラミックスをTGG法で作製し、焼結条件に加え、テンプレート粒子/マトリックス粒子比、Ba/Ti比などをパラメータとし、グレインサイズ、配向度、密度の3つの微構造パラメータの圧電定数依存性を検討した結果、グレインサイズが小さく、配向度および密度が高いほど圧電定数が高くなることを明らかにした。最終的には圧電定数が1000pC/Nを超える圧電材料の作製に成功した。

This year, the exploration and development of non-lead-based piezoelectric materials with high temperature and new regulations were carried out. Last year's annual report was published. The results show that the composition ratio of BT to KN is 1:1, and the tetragonal structure and orthorhombic structure are initially confirmed. The temperature in the field is 430℃ and very high. The voltage constant of the composition is about 20pC/N, the area of the two-phase interface is about 5 times larger than that of the two-phase interface. The future is expected to increase. The solution temperature of BT-BMT system is above 700℃. The solution temperature of BT-BMT system increases from 130℃ to 360℃. As a result, two kinds of new non-lead-based piezoelectric materials have been successfully added. Finally, BT alignment is determined by TGG method, sintering condition is added, temperature is selected, particle/particle ratio is selected, Ba/Ti ratio is selected, temperature is selected, orientation is selected, density is selected, microstructure is selected, voltage value dependence is discussed, temperature is selected, orientation is selected, density is selected, voltage value is selected, voltage value is selected. The final voltage constant is 1000pC/N. The production of high voltage materials is successful.