2017 Fiscal Year Research-status Report
微細構造を制御した高性能な非鉛系圧電セラミックスの作製
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16K06271
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
唐木 智明 富山県立大学, 工学部, 准教授 (10254236)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 正 富山県立大学, 工学部, 准教授 (90305483)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テンプレート / マトリックス粉末 / 配向セラミックス / 粒成長 / 焼結 / 非鉛系 / 圧電セラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予定計画により、初年度の結果を再検討し、アルカリ濃度、表面活性剤の量、合成温度と時間などの水熱合成条件を変えて板状NaNbO3の厚みを1μm以下に制御する試みをしたが、破片や未成長粒子の割合が増えたので、配向セラミックス作製に適していないと判断した。よって、厚みを2μm以下になるようにNaNbO3テンプレートを作製して、次のステップに進めた。
上記のNaNbO3テンプレートと平均粒径0.8μm以下の(K,Na)NbO3マトリックス材を重量比3:17で調合したスラリーからシート成形でセラミックスグリーンを作製した。脱脂後、1100℃～1170℃で3時間保温の条件で焼結した。1140℃で焼結した試料は高い密度を有した。しかし、円形試料の切り抜き作業のため、成形したシートの厚みが約60μmとなり、テンプレートを横にするせん断力が十分に発揮できなかった原因で、焼結した試料の配向度が20％以下であり、配向セラミックスとは言えない。シート成形時のせん断力を利用するには、厚み30μm以下にする必要があるとわかった。薄いシートを成型できるスラリーの調合と、切り抜くプロセスの改善が課題となった。
高温拡散観察と高温粒子成長観察を行ったが、自作の簡易型高温顕微鏡が溶融温度まで加熱するために大きな電流を流した原因で、加熱装置が故障してしまい、うまく観察できなかった。この原因で、最適な焼結条件を決定できなかった。
結果的に、最も重要なことである高い配向度を持つセラミックスの作製についてはH28年度の結果より新しい進展はなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の目的と予定計画により、H29年度には最終組成で70%の配向度を持つ圧電セラミックスを作製でき、評価を行うべきだったが、70%の配向度には達していない。
その原因は、スラリーの調合に改善すべき点が幾つかあると考えられる。①NaNbO3テンプレートの分散；②低粘性スラリーの調合；③焼結プロセスの調整などが挙げれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定計画により、H29年度の遅れた分とH30年度の研究内容を実施する。
(1) 引き続き高温拡散観察装置の改良を行い、観察できるようにする。観察の結果を焼結プロセスの調整に活用する。
(2) 昨年度に作製した試料を分析し、配向度が向上できなかった理由を探る。
(3) NaNbO3テンプレートの分散、スラリーの粘性調整、シート成形の方法を重点的に調べる。
(4) 本研究の目的であるキーポイント(a), (b)と(c)を併せ持つ圧電セラミックスの作製プロセスを確立する。
(5) 配向セラミックスの微細構造分析や圧電性能測定などの総合評価を行い、高性能な非鉛系圧電セラミックスを作製し、実用化する。
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| Causes of Carryover |
H29年度、予定している実験がなかなかうまくいかず、多くの時間をテンプレートの作製やセラミックス焼結に使った。
H29年度の遅れた分とH30年度の研究内容を実施するために、研究分担者を１人増やし、一部経費を分担者に配分する。これにより研究を加速する。また、簡易型高温顕微鏡を再度作製する。
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