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2007 Fiscal Year Annual Research Report

ナノドメインエンジニアリングによる環境調和型巨大ピエゾ材料の創製

Research Project

Project/Area Number 18360312
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

和田 智志  University of Yamanashi, 大学院・医学工学総合研究部, 准教授 (60240545)

Keywords配向セラミックス / 圧電定数 / エンジニアード・ドメイン構造 / ドメインサイズ / 振動子 / ドメイン壁 / TGG法 / テンプレート粒子
Research Abstract

本年度はBaTiO_3(BT)配向セラミックスを作製し、それにナノドメインを導入することで目標である圧電定数(1,000pC/N)を達成することとした。まず、[110]配向BT板状粒子をテンプレート粒子とし、マトリックス粒子に堺化学工業製のBT-01、BT-03を用いてテンプレート粒子成長(TGG)法により、[110]配向BTセラミックスの作製を試みた。その結果、マトリックス粒子の種類、テンプレート粒子とマトリックス粒子の配合比、焼結温度の3つが配向度を支配する重要な因子であることを明らかにし、作製条件の最適化を行った結果、相対密度が95%以上で、配向度を0〜100%まで変化させることに成功した。これらのセラミックスの微構造を観察した結果、50〜100μm程度の粗大な粒子からなっており、微構造からは配向セラミックスである特徴は観察されなかった。続いて、配向度ごとに31振動子を作製し、得られた31振動子を100℃で分極処理した。その後、共振反共振法により-d_<31>振動子としての圧電特性を、d_<33>メータや歪み-電場曲線よりd_<33>を得た。その結果、-d_<31>は配向度にかかわらず約50pC/Nでほぼ一定値を示すのに対し、d_<33>は配向度の増加とともに緩やかに増大し、配向度80%以上では急激に増大した。特に、配向度84.6%の[110]BT配向セラミックスにおいてd_<33>は最大で788pC/Nに達した。また、0.2kV/mm以下で測定した歪み-電場曲線の傾きから求めたd_<33>はd_<33>メータで測定した値とほぼ一致した。また、圧電定数d_<33>が507、788pC/Nを示した試料においてそのドメインサイズを測定した結果、前者については平均ドメインサイズが1.2μmであるのに対し、後者の平均ドメインサイズは0.8μmであった。これまでBT単結晶において、1μmのドメインサイズを導入できれば1,000pC/N近い圧電定数を持つBTを作製できることを報告してきたが、本研究はそれを間接的ではあるが証明できた。

  • Research Products

    (28 results)

All 2008 2007

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (17 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Noise Reduction of Microwave Dielectric Map using Fourier Analysis Refinement2007

    • Author(s)
      H. Kakemoto, T. Harigai, S. Wada, et. al.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 7097-7100

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Domain Wall Engineering in Lead-Free Piezoelectric Crystals2007

    • Author(s)
      S. Wada, T. Muraishi, K. Yokoh, et. al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics 355

      Pages: 37-49

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature dependence of dielectric permittivity of perovskite-type artificial superlattices2007

    • Author(s)
      H. Kinbara, T. Harigai, H. Kakemoto, S. Wada, et. al.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control 54

      Pages: 2541-2547

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal Growth of Lithium-doped Silver Niobate Single Crystals and Their Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      S. Wada, A. Saito, T. Hoshina, H. Kakemoto, et. al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics 346

      Pages: 64-71

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Domain Wall Engineering in Lead-Free Piezoelectric Crystals2007

    • Author(s)
      S. Wada, T. Muraishi, et. al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics 355

      Pages: 37-49

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of Barium Titanate Crystals with Engineered Domain Configurations by using a New Poling Method with Both an Electric Field and a Uniaxial Stress Field and Their Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      S. Wada, T. Muraishi, et. al.
    • Journal Title

      Journal of the Korean Physical Society 51

      Pages: 874-877

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of [110] Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method and Their Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, et. al.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 7039-7043

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Preparation of [110] Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method and Their Piezoelectric Propert2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, et. al.
    • Journal Title

      MHS2007 & Micro-Nano COE

      Pages: 372-376

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] チタン酸バリウムーニオブ酸力リウム系圧電セラミックスの作製とその圧電特性2008

    • Author(s)
      新田桃世・和田智志・田中大介・黒岩芳弘
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      長岡
    • Year and Date
      20080320-22
  • [Presentation] ナノクリスタルセラミックスコンソーシアムにおける挑戦その32008

    • Author(s)
      和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      長岡
    • Year and Date
      2008-03-20
  • [Presentation] Domain Wall Engineering in Lead-free Piezoelectric Materials2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, et. al.
    • Organizer
      18th MRS-J Academic Symposium
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20071207-09
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Preparation of[110]Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, T. Tsurumi, T. Kimura
    • Organizer
      the 24th International Japan-Korea Seminor on Ceremics
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      20071120-22
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Preparation of [110] Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, T. Tsurumi, T. Kimura
    • Organizer
      the 24th International Japan-Korea Seminor on Ceremics
    • Place of Presentation
      静岡
    • Year and Date
      20071120-22
  • [Presentation] Preparation of [110] Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method and Their Piezoelectric Properttis2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, T. Tsurumi, T. Kimura
    • Organizer
      The 4th Public Symposium on Next-Genaration Actuators Leading Breakthroughs
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      20071119-20
  • [Presentation] Preparation of [110] Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method and Their Piezoelectic2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, T. Muraishi, H. Kakemoto, et. al.
    • Organizer
      Properties 13th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
    • Place of Presentation
      淡路島
    • Year and Date
      20071104-07
  • [Presentation] Mesoscopic Complex-Structure Control for Property Enhancement in Perovskite Ferroelectrics2007

    • Author(s)
      S. Wada
    • Organizer
      Masterial Science & Technology 2007 Conference
    • Place of Presentation
      Detroit U.S.A.
    • Year and Date
      20070916-20
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Domain Wall Engineering in Lead-free Piezoelectric Materials2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, et. al.
    • Organizer
      2nd International Symposium Micro-and Nano-scale Domain Structuring in Ferroelectrics
    • Place of Presentation
      Ekaterinburg, Russia
    • Year and Date
      20070822-26
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Domain Wall Engineering in Lead-free Piezoelectric Materials2007

    • Author(s)
      S. Wada, H. Kakemoto, et. al.
    • Organizer
      International Conference on Electroceramics
    • Place of Presentation
      Arusha, Tanzania
    • Year and Date
      20070731-0803
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Domain Wall Engineering in Lead-free Piezoelectric Materials2007

    • Author(s)
      S. Wada, H. Kakemoto, et. al.
    • Organizer
      the 3rd International Conference of Electrocerami CS
    • Place of Presentation
      Arusha Tanzania
    • Year and Date
      20070730-0803
  • [Presentation] Domain engineering of ferroelectrics2007

    • Author(s)
      S. Wada
    • Organizer
      ISAF2007
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      20070527-31
  • [Presentation] Domain Engineering of Silver Lithium Niobate Single Crystals and Their Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      Wada, K. Yokoh, T. Muraishi, Hoshina, et. al.
    • Organizer
      ISAF2007
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      20070527-31
  • [Presentation] テンプレート粒子成長法による[110]配向チタン酸バリウムセラミックスの作製とその圧電特性2007

    • Author(s)
      和田智志、武田浩太郎、木村敏夫、村石智光, 他
    • Organizer
      第24回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20070523-26
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 鉛フリー高性能圧電体の開発動向2007

    • Author(s)
      和田智志
    • Organizer
      革新的環境調和型無機材料開発の最前線コース
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2007-11-29
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Preparation of[110]Grain Oriented Barium Titanate Ceramics by Templated Grain Growth Method and Their Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      S. Wada, K. Takeda, T. Tsurumi, T. Kimura
    • Organizer
      MHS2007 & Micro-Nano COE
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-10-16
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Domain Engineering of Silver Lithium Niobate Single Crystals and The ir Piezoelectric Properties2007

    • Author(s)
      ・S. Wada, K. Yokoh, T. Muraishi, T. Hoshina, et. al.
    • Organizer
      The 2007 16th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      2007-05-28
  • [Book] Handbook of advanced dielectric piezoelectric and ferroelectric materials: Synthesis, properties and applications2008

    • Author(s)
      S. Wada(分担)
    • Total Pages
      1096
    • Publisher
      Woodhead Publishing Limited
  • [Book] 圧電材料の高性能化と先端応用技術2007

    • Author(s)
      和田 智志(分担)
    • Total Pages
      508
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Book] エレクトロニクス用セラミックスの製造プロセスと応用技術<大全集>2007

    • Author(s)
      和田 智志(分担)
    • Total Pages
      887
    • Publisher
      技術情報協会
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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