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形状記憶圧電アクチュエータ

Research Project

Project/Area Number 19016006
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

森田 剛  The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (60344735)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥8,100,000 (Direct Cost: ¥8,100,000)
Fiscal Year 2008: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Keywords形状記憶圧電アクチュエータ / 強誘電体 / 電界インプリント / パルス駆動 / 誘電体メモリ / 屈折率メモリ / 透過率メモリ / 水熱合成法 / 誘電率メモリ
Research Abstract

圧電材料は、駆動電圧にほぼ比例して圧電変位を発生する。従って、入力電圧をゼロにすると、変位もゼロに戻る。これに対して、本研究は、電界インプリント制御により、電界-圧電特性に非対称性をもたらし、パルス駆動によって形状記憶させることを提案している。昨年度までに、その原理確認と、薄膜化による小型化を検証した。さらに、透明な強誘電体を用いることにより、光学特性(屈折率と透過率)におけるメモリ創成を明らかにした。本年度は、この各種メモリ特性の保持特性について検証を行うとともに、新しい駆動原理によって、保持特性の大幅な改善を実証した。
昨年度までの駆動原理では、高温の環境に置いて高電圧を長時間加える、電界インプリント制御と名付けた処理によってメモリ特性を実現していた。しかし、この方法によりメモリ特性は、繰り返しパルス駆動により、メモリ量が減少してしまうことが明らかになった。たとえば、0.2mm厚のゾフト系PZTの場合では、10000回のパルス反転駆動で形状記憶量が2割程度減少してしまう。これは、電界インプリントが、連続駆動によって消失していくことが原因である。
そこで、この問題点を解決するために、非対称パルス駆動による形状記憶圧電アクチュエータという新しい駆動方法を提案した。この方法は、分極反転する程度のパルス電圧を加えることで結晶ドメイン構造を制御すると、完全反転させたときとの形状が異なることを利用したものである。本原理を応用することにより、形状記憶量は昨年度とほぼ同じであるにもかかわらず、10000回駆動した後にも全く形状記憶量が減少しないことを確認することができた。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (13 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Refractive Index Memory Effect of Ferroelectric Materials Induced by Electrical Imprint Field2008

    • Author(s)
      Toshinori Ohashi, Hiroshi Hosaka and Takeshi Morita
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      Pages: 3985-3987

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  • [Journal Article] Light Transmittance Memory Effect of Lead Lanthanum Zirconate Titanate Induced by the Electrical Imprint Field2008

    • Author(s)
      Toshinori Ohashi, Hiroshi Hosaka and Takeshi Morita
    • Journal Title

      Applied Physics Letter 93

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  • [Journal Article] Shape Memory Piezoelectric Actuator by Control of the Imprint Electrical Field2008

    • Author(s)
      Yoichi Kadota, Hiroshi Hosaka and Takeshi Morita
    • Journal Title

      J. of Ferroelectrics 368-1

      Pages: 185-193

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  • [Journal Article] Utilization of the permittivity memory effect for position detection of ashape memory piezoelectric actuator2008

    • Author(s)
      Yoichi KADOTA, Hiroshi HOSAKA and Takeshi MORITA
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      Pages: 217-219

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Refractive index memory effect of ferroelectric materials induced by electrical imprint field2008

    • Author(s)
      Toshinori OHASHI, Hiroshi HOSAKA and Takeshi MORITA
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. (印刷中)

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  • [Journal Article] Shape memory piezoelectric actuator by controlling imprint electrical field2008

    • Author(s)
      Yoichi KADOTA, Hiroshi HOSAKA and Takeshi MORITA
    • Journal Title

      Journal of Ferroelectrics (印刷中)

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  • [Presentation] 非対称パルス電圧駆動による形状記憶圧電アクチュエータ2009

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      門田洋一, 保坂寛, 森田剛
    • Organizer
      2009年度精密工学会春季学術講演会講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-03-11
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      Tomoya Ozaki, Hiroshi Hosaka, Takeshi Morita
    • Organizer
      Power MEMS 2008+μMEMS 2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-11-12
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  • [Presentation] Light Transmittance Memory Effect of Ferroelectric Materials Induced by Electrical Imprint Field2008

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      Toshinori Ohashi, Hiroshi Hosaka and Takeshi Morita
    • Organizer
      International Conference on Machine Automation 2008
    • Place of Presentation
      淡路島
    • Year and Date
      2008-09-26
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  • [Presentation] Characterization of Shape Memory Piezoelectric Actuator and Investication of the Origin of the Imnrint Electrical Field2008

    • Author(s)
      Yoichi KADOTA, Hiroshi HOSAKA and Takeshi MORITA
    • Organizer
      International Conference on Machine Automation 2008
    • Place of Presentation
      淡路島
    • Year and Date
      2008-09-26
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  • [Presentation] PLZTの電界インプリントによる光透過率メモリ効果2008

    • Author(s)
      大橋俊伯, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      2008年日本セラミック協会年会
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      長岡
    • Year and Date
      2008-03-20
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  • [Presentation] 形状記憶圧電素子と超磁歪素子のコンポジットによる磁束メモリ2008

    • Author(s)
      尾崎智也, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      2008年日本セラミック協会年会
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      長岡
    • Year and Date
      2008-03-20
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  • [Presentation] 電界インプリントによる圧電歪みのメモリ効果2008

    • Author(s)
      門田洋一, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      圧電材料・デバイスシンポジウム2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-01-24
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  • [Presentation] 電界インプリント制御による屈折率メモリ2008

    • Author(s)
      大橋俊伯, 保坂 寛, 森田 剛
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      2007年度精密工学会秋季大会学術講演会
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      川崎
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  • [Presentation] 超磁歪・圧電コンポジットによる磁束メモリ2008

    • Author(s)
      尾崎智也, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      2007年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      川崎
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  • [Presentation] 電界インプリントによる屈折率メモリ光スイッチ2007

    • Author(s)
      大橋俊伯, 保坂寛, 森田剛
    • Organizer
      超音波の基礎と応用に関するシンポジウム
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2007-11-15
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  • [Presentation] Shape memory piezoelectric actuator by controlling imprint electrical field2007

    • Author(s)
      Yoichi KADOTA, Hiroshi HOSAKA and Takeshi MORITA
    • Organizer
      11th European Meeting on Ferroelectricity
    • Place of Presentation
      スロベニア
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  • [Presentation] 電界インプリントを応用した形状記憶圧電アクチュエータに関する研究2007

    • Author(s)
      門田 洋一, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      第19回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] 形状記憶圧電アクチュエータを用いた小型リレーの製作に関する研究2007

    • Author(s)
      門田 洋一, 保坂 寛, 森田 剛
    • Organizer
      2007年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      旭川
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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ems.k.u-tokyo.ac.jp/morita/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ems.k.u-tokyo.ac.jp/morita/

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      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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