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Development of a Triple-Scale Analysis for Implantable Piezoelectric Thin Films Actuators

Research Project

Project/Area Number 19760080
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

UETSUJI Yasutomo  Osaka Institute of Technology, 工学部, 准教授 (00340604)

Project Period (FY) 2007 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,750,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2009: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords材料設計 / プロセス・物性・評価 / マルチスケール解析 / 第一原理計算 / 均質化法 / マルチスケール有限要素法 / 密度汎関数法 / 圧電材料 / 生体適合材料 / スパッタ薄膜 / エピタキシャル成長
Research Abstract

In order to find new implantable piezoelectric materials, perovskite-type oxides have been examined by employing first-principles calculation. Computations indicated that MgSiO_3 has superiority on the phase transition from cubic structure to tetragonal one. Additionally, tetragonal MgSiO_3 has a large spontaneous polarization and it can exhibit the largest piezoelectric response. Next, a computational scheme of first-principles aided triple-scale analysis based on a process crystallography was developed to design implantable piezoelectric thin films fabricated on substrate. The developed triple-scale analysis was applied to a new implantable piezoelectric MgSiO_3 thin film. As a result, the computation indicated that Cr(110) substrate is most suitable for stable crystal growth of MgSiO_3 orientated to [101] direction and it outputs the high piezoelectric stress constants.

Report

(4 results)
  • 2009 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (60 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 18 results) Presentation (42 results)

  • [Journal Article] 第一原理計算に基づく生体適合無鉛圧電結晶構造解析と機能評価2009

    • Author(s)
      上辻靖智, 黄輝心, 槌谷和義, 仲町英治
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(A編) Vol.75

      Pages: 7-12

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      倉前宏行, 西岡久尚, 上辻靖智, 仲町英治
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      日本計算工学会 第12回計算工学講演会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] 強誘電性ヒステリシス挙動のマルチスケール非線形有限要素解析2007

    • Author(s)
      上辻靖智, 戸田雄介, 仲町英治
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      日本機械学会 2007年度年次大会
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      吹田市
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    • Author(s)
      上辻靖智, 小川良太, 戸田雄介, 仲町英治
    • Organizer
      日本機械学会 2007年度年次大会
    • Place of Presentation
      吹田市
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  • [Presentation] 第一原理計算による新規生体適合圧電材料の物性評価2007

    • Author(s)
      上辻靖智, 大西倫之, 槌谷和義, 仲町英治
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      日本機械学会 2007年度年次大会
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      吹田市
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      上辻靖智, 黄 輝心, 槌谷和義, 仲町英治
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      日本機械学会 2007年度年次大会
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      吹田市
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    • Author(s)
      西岡久尚, 倉前宏行, 上辻靖智, 仲町英治
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      日本機械学会 第20回計算力学講演会
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      京田辺市
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  • [Presentation] エピタキシャル成長圧電薄膜のマルチスケール解析2007

    • Author(s)
      黄 輝心, 上辻靖智, 仲町英治
    • Organizer
      日本機械学会 第20回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      京田辺市
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  • [Presentation] 基板上に形成された強誘電体薄膜の圧電応答に関する数値解析的検討2007

    • Author(s)
      上辻靖智, 小川良太, 戸田雄介
    • Organizer
      日本機械学会 第20回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      京田辺市
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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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