1997 Fiscal Year Annual Research Report
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09650737
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
竹中 正 東京理科大学, 理工学部, 教授 (70096709)
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| Keywords | 無鉛圧電セラミックス / 強誘電体 / 電気機械結合係数 / ビスマスペロブスカイト / チタン酸ビスマスナトリウム / スカンジウム |
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| Research Abstract |
廃棄処理問題に関して有害性が指摘されている酸化鉛(PbO)を含まない環境にやさしい無鉛圧電セラミックスの実用化に貢献できる圧電材料開発の一貫として、我々がこれまで長年取り組んできたチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系各種固溶体組成からなる強誘電体セラミックスの物理的および電気的諸特性を詳細に調査し、圧電諸特性に及ぼす固溶体や添加物の効果を考察することによって、圧電性と置換イオンとの関係を系統的に調べることを目的とした。
次に示すチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系固溶体強誘導体
(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-KNbO_3-1/2(Bi_2O_3・Sc_2O_3)
のセラミックス試料を通常のセラミックス焼成技術により作製した。一部、微粉砕技術等の最近の高度なセラミックス作製技術も用いた。得られたセラミクス試料の物理的および電気的諸特性を詳細に調べた結果、次のことがわかった。
BNT近傍組成の結晶系は菱面晶のペロブスカイト構造単一相で、菱面晶から斜方晶への相境界(MPB)は観察されなかった。次に、キュリー温度Tcは、BNTに対して1/2(Bi_2O_3・Sc_2O_3)の固溶量が増加すると高温側にシフトし、KNbO_3の固溶量が増加すると低温側にシフトした。一方、抗電界Ecは、1/2(Bi_2O_3・Sc_2O_3)が増加すると上昇し、KNbO_3が増加すると低下する傾向がみられ、Tcの結果と相関がみられた。また、縦結合の電気機械結合係数k_<33>は、組成に応じて、0.42〜0.47を示した。このように、BNT系セラミックスは、縦結合の圧電性が横結合よりも大きく、従来のPZT系に比べて誘電率が比較的小さいなどの特長を有し、環境にやさしい無鉛圧電セラミックスとしての有力な候補になると考えられる。
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[Publications] T.Takenaka, T.Okuda, N.Kondo and K.Sakata: "Low-lead-content Piezoelectric Ceramics Based on(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-NaNbO_3-PbTiO_3" Proc.the 10th IEEE Internationsal Symposium on Applications of Ferroelectrics. IEEE Catalog No.96CH35948. 259-262 (1997)
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[Publications] T.Takenaka, T.Okuda and K.Takegahara: "Lead-Free Piezo-electric Ceramics Based on(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-NaNbO_3" Ferroelectrics. 196. 175-178 (1997)
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[Publications] H.Nagata and T.Takanaka: "Lead-Free Piezoelectric Ceramics of(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-1/2(Bi_2O_3・Sc_2O_3)System" Jpn.J.Appl.Phys. 36,Part 1,No.9B. 6055-6057 (1997)
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[Publications] T.Takenaka and T.Sasaki: "New Bismuth Layer-Structured Ferroelectrics with Niobium Ions as B-site" Ferroelectrics. 201. 117-126 (1997)
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[Publications] 竹中正: "非鉛系圧電セラミックス" Fine Ceramics Report. 15(6). 116-120 (1997)
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[Publications] H.Nagata and T.Takenaka: "(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-based Lead-free Piezoelectric Ceramics" Proc.The 3rd International Conference on ECOMATERIALS. NRIM. 79-82 (1997)
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[Publications] T.Takenaka and H.Nagata: "Non-lead Piezoelectric Ceramics Based on(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3" Extended Abstracts of The Eighth US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics. 284-287 (1997)
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[Publications] H.Nagata and T.Takenaka: "(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-based Non-lead Piezoelectric Ceramics" J.Korean Phys.Soc.(発表予定). (1998)
