2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation and Properties Evaluation of High Performance Reduction-Resistant Lead-Free Ferroelectric Oxide Ceramics with Crystal Growth Orientation Control
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18K04698
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
坂本 渉 中部大学, 工学部, 教授 (50273264)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無鉛圧電セラミックス / 耐還元性付与 / 酸素分圧制御 / 粒成長促進剤 / 結晶配向付与 / 圧電特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は、高キュリー温度を有するNaNbO3系強誘電体酸化物について、低酸素分圧下での焼成を可能にする耐還元性を有し、かつ優れた電気絶縁性と圧電特性を示すセラミックス試料を得るための化学組成の最適化に関する検討を行った。前年度までと同様に、将来のNi卑金属電極との同時焼結を想定した高精度な酸素分圧制御法（還元雰囲気制御法）としてのCO2-H2混合ガス系における平衡反応を応用したCO2-H2-Ar混合ガス雰囲気を用いる方法を採用した。ここでは、還元雰囲気焼成したNaNbO3-BaTiO3固溶体系セラミックスにおけるBaTiO3固溶量が強誘電-強誘電相転移挙動および強誘電-常誘電相転移温度に及ぼす効果、さらには本固溶体系に対するアクセプターイオンとしてのMnイオン, Zrイオン, Liイオンの添加量の電気的特性（特に電気抵抗率）に及ぼす影響について調べ、BaTiO3固溶量を含めた各アクセプターイオンの同時添加による効果を明らかにし、強誘電-常誘電相転移温度であるキュリー温度を200℃以上に維持したまま、圧電特性を大気焼成試料と同等とするための条件を明らかにした。また、前年度までに開発した焼結時の粒成長を制御して圧電特性を高めたLi2CO3添加BaTiO3系材料については、更なる特性向上を目指した粒子配向セラミックスの作製と評価を行った。前年度に調製条件を最適化した結晶配向を付与するためのシード結晶となる板状ペロブスカイト結晶微粒子を用いて粒子配向セラミックスの作製を行い、目的とする結晶面方位に90％以上の配向度を有する試料を作製し、電界誘起歪み特性において、単位印加電圧あたりの歪み量を約1.5倍以上に高められることを明らかにした。この結果より、電界誘起歪み特性を従来の鉛系圧電材料に匹敵するレベルまで高めることが可能となった。
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