2019 Fiscal Year Research-status Report
Application of tranduducer power device develope by ultrasonic assisted hydrothermal method for Health and environmental monitoring sensor
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19K04411
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| Research Institution | Josai University |
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Principal Investigator |
ティティ レイ 城西大学, 理学部, 教授 (60807915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60344735)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | PZT圧電薄膜 / 非鉛圧電薄膜 / 超音波アシスト水熱合成法 / 非線形機械定数 / LiNbO3 / LiTaO3 / 発電デバイス / 環境・医療センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共振デバイスにおいて最も重要なのは圧電定数よりも高い限界振動速度(小さな非線形機械定数)の実現であり圧電性能向上ではない。本研究は独自に開発した「超音波アシスト水熱合成法」の超音波出力や照射周波数を最適化し50μm以上の膜厚を持つ圧電厚膜を制作し、共振デバイスとしての観点から厚膜の性能向上を行い、エネルギー変換論に立脚した最適設計指針を確立することで、革新的な圧電発電デバイスを目指す。すなわち、開発した圧電厚膜材料を単に導入するだけでなく、本質的な設計指針を確立することで、新しい圧電発電デバイスとして医療・環境への応用展開を目標として研究を行っている。
今年度は薄膜制作を中心として試験的な研究を行った。試料としてPZT及び非鉛材料としてLiNbO3,LiTaO3を用いて薄膜の生成を行った。非鉛材料の生成に関しては目標とした厚み50μmの膜生成まで至ってないものの「超音波アシスト水熱合成法」は非鉛材料に於いても薄膜生成が可能であることが分かった。
今年度の実験結果から非鉛材料の膜生成に関して目標とする膜厚を得るための必要な基礎データが得られた。これらのデータを解析することにより非鉛材料における反応制御の問題点を明らかし、必要な装置の改良など行うことで膜生成の最適化条件を求めることが可能となる。
本研究は発電デバイスとして必要は膜厚の制作方法の確立と得られた薄膜の発電でパイスとしての性能を評価し医療・環境センサーへの応用を図る。なお、将来持続可能はエネルギ―デパイスの実現に向けて関連分野の研究交流情報収取も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は発電デバイスとして必要な厚みの薄膜制作を中心として試験的な研究を行った。非鉛材料に関しては目標とした厚み50μmの膜生成まで至ってないものの「超音波アシスト水熱合成法」は非鉛材料に於いても薄膜生成が可能であることが分かった。今年度の研究から必要な厚みの薄膜が制作可能であると見込みを得たために、来年度は薄膜生成とデパイスとしての性能評価を並行して計画通り進める予定である。来年度以降は多くの試料を作成することで制作方法を定着し、得られた試料の性能評価とデパイスとしての応用を検討する。また、得られた作成方法及び評価結果を制作・評価方法の装置改良にフィードバックしていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の計画として非鉛材料に於いて圧電デバイスに必要な厚み(50μm)を作ることを目標としていましたが目標としている厚みまで到達してない。その理由として非鉛材料では制作に係る制御（化学反応、装置の機械的制約）に於いて必要な厚みの薄膜を得られるには制作プロセスの改良が必要であることが判明した。一方、改良を行うこどでこの方法で必要とする厚みの膜の制作が可能であることも明らかとなった。今後は発電デバイスに必要な膜厚の制作方法の確立とデバイスとしての性能評価を平行して行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初、試料作製と並行してデバイス評価に必要な装置を導入する予定でしたが適切な装置の選定に思った以上に時間かかったため。
次年度は制作した薄膜の性能評価とデパイスの評価を行うために必要とする選定した装置を購入しデバイスの評価も並行して行く予定である。
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Research Products
(2 results)
