金属コアを持つPZT圧電ファイバの作成、及びスマートボードへの利用

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近年、センサとアクチュエータ、構造体を一つにしたスマートストラクチャーの研究開発は構造材料の最終形態として産業界からも注目を浴びている。中でも圧電材料をファイバ状にして複合材料に埋め込む研究は米国MITを中心として国内外で行われおり、その後ヘリコプターのローラーブレードやテニスラケットの振動抑制等に利用されている。しかしこのようなセラミックファイバの問題として、櫛歯電極が必要あり、また埋めこんだ圧電ファイバの表層部分しかアクチュエータに利用できないため効率が悪いなども問題をかかえていた。本研究ではこの様な問題に対して、押し出し成形法や水熱合成法により金属ワイヤ上にPZTセラミックスをコーティングすることにより、電極を形成すること無く圧電材料の全ての部分をアクチュエータやセンサに利用することができる圧電ファイバを作製した。また作製したPZTファイバをCFRP複合材料に埋め込みセンサ機能、アクチュエータ機能を有するスマートボードを開発した。内部に金属コアを持ち、導電性の高いCFRP複合材料に埋め込むことにより、電極を形成せず、埋め込まれたすべての部分が有効に利用でき、それぞれのファイバを独立して駆動することの出来る新しいスマートボードの作製に成功した。今後、このデバイスは、建築物、自動車、船舶、航空機などの振動による疲労破壊防止、不安定振動防止乗り心地向上、損傷個所診断を行い構造体の信頼性の向上などの分野へ利用が可能である。