2006 Fiscal Year Annual Research Report
先端圧電材料・薄膜システムのデバイスメゾ設計と強度・機能評価
| Project/Area Number |
18360052
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
進藤 裕英 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (90111252)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成田 史生 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10312604)
|
|---|
| Keywords | 弾性論 / メゾ強度・機能学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 圧電材料・薄膜システム / 電場・力学場相互干渉 / 知的・電子材料システム / マイクロ・ナノデバイス |
|---|
| Research Abstract |
本研究は,環境適合型次世代知能電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.
1.(1)片側縁き裂を有する圧電セラミックスを対象に,電場下における三点曲げ静疲労試験及び有限要素解析を行い,破断時間のエネルギー解放率依存性に及ぼす電場の影響を解明した.また,三点曲げ繰返し疲労き裂進展試験及び有限要素解析を同様に行い,疲労き裂進展挙動に及ぼす電場の影響を明らかにした.
(2)圧電薄膜の破壊・疲労挙動に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明を目指し,基礎的研究を進めている.また,圧電薄膜の電気弾性・非弾性特性評価方法についても検討中である.
2.(1)圧電トランスを対象に,周波数特性評価に関する実験及び有限要素解析を行い,動的電気弾性・非弾性場に及ぼす印加交流電圧・周波数及び抵抗・静電容量の影響を解明した.
(2)圧電薄膜からなる傾斜機能圧電アクチュエータ・センサの曲げ試験及び有限要素解析を行い,感知・応答特性に及ぼす電気力学的負荷及び分域壁移動の影響を明らかにした.
(3)多層圧電薄膜アクチュエータの分極処理過程における電気破壊挙動解明のため,圧電材料システムの分極過程を考慮した非線形数値シミュレーション手法を確立・応用した.また,強度・機能特性に及ぼす電極端近傍電気力学場集中の影響について検討し,一部興味ある結果を得ている.
|
