超磁歪/圧電積層材料システムの電磁メゾ力学特性制御と自己検知・発電/応答機能向上

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本研究は,超磁歪材料Terfenol-D(Tb_<0.3>Dy_>0.7>Fe_<1.9>)と圧電材料PZT(Pb(Zr,Ti)0_3)で構成される超磁歪/圧電積層材料システムに注目し,異スケール間の相互干渉を考慮して電磁力学特性を理論・実験両面から解明・制御するもので,超磁歪/圧電デバイスの設計法および信頼性・耐久性評価法を開発することを目的としている.また,上記理論的・実験的研究を基に,電磁デバイスの非接触自己検知・応答と環境発電・蓄電に関する検討を行い,超磁歪・圧電効果を利用した先端電磁デバイスの知的化を図ることも目的の1つである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.静的電気力学負荷を受ける超磁歪/圧電積層カンチレバーを取り上げ,感知・応答特性に関する有限要素解析(圧磁係数に及ぼす磁場の影響考慮)および実験を行い,電磁力学的挙動を解明して,自己検知・発電機能に関する基礎的考察を加えた.(a)直流電場下における2層および3層の超磁歪/圧電積層カンチレバーを取り上げ,たわみ・応力および誘起磁場に及ぼす直流電場の影響を明らかにし,誘起磁場による自己検知機能についても考察を加えた.(b)先端に集中荷重を受ける2層・3層超磁歪/圧電積層カンチレバーのたわみ・応力および誘起電場・磁場を解明し,誘起電場による自己検知機能,誘起磁場による自己発電機能について考察した.2.動的電気力学負荷を受ける超磁歪/圧電積層カンチレバーの感知・応答特性に関する有限要素解析および実験を行い,電磁力学的挙動を解明・考察した.(a)2層・3層超磁歪/圧電積層カンチレバーの変位・応力および誘起磁場に及ぼす交流電場の影響を明らかにし,誘起磁場による自己検知機能について考察を加えた.(b)繰返し曲げを受ける2層超磁歪/圧電積層カンチレバーのたわみ・応力および誘起電場・磁場を解明し,誘起電場による自己検知機能,誘起磁場による自己発電機能について考察した.