2010 Fiscal Year Annual Research Report
知的電子複合材料の感知・応答・記憶及び破壊・損傷特性制御による高性能・長寿命化
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20560062
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
成田 史生 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10312604)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
進藤 裕英 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111252)
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| Keywords | 弾性・非弾性論 / 圧電強度・機能学 / 有限要素解析 / 材料試験 / 電子複合材料 / 電場・力学場相互干渉 / 知的材料システム / マイクロ・ナノデバイス |
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| Research Abstract |
本研究は,知的電子複合材料の設計法及び強度・機能評価法を開発することを目的に,圧電効果を有する電子複合材料の感知・応答・記憶及び破壊・損傷特性評価を理論・実験両面から行うものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.
1.(a)直流電場下における1-3圧電/ポリマーコンポジットの非線形電気力学応答を理論・実験両面から.解明した.実験は,角柱状圧電繊維からなる1-3コンポジットに直流電圧を印加し,電場・変位曲線を測定した.また,三次元有限要素解析により実験結果に理論的検討を加え,電場誘起変位の圧電繊維体積含有率依存性や電気力学栃に及ぼす局所分極回転の影響について解明・考察した.(b)交流電場下における1-3圧電/ポリマーコンポジットの動的電気力学応答に関する数値シミュレーション・実験を行い,インピーダンス・位相角の周波数依存性や電気力学場を明らかにした.
2.直流・交流電場下における圧電厚膜ミラーデバイスを取り上げ,静的・動的電気力学応答を理論・実験両面から解明した.圧電厚膜の弾性定数は,三点曲げ試験・有限要素解析より評価し,圧電定数は片持ちはりの曲げ試験・有限要素解析より決定した.まず最初に,得られた圧電特性を用いて,直流電場下における4個の完全・部分分極圧電ユニモルフからなる圧電ミラーデバイスの静的電気力学応答に関する有限要素解析(分極回転考慮)を行い,振れ角や電極端近傍の電気力学場集中を解明・考察した.また,部分分極圧電ユニモルフからなるミラーデバイスの振れ角を測定し,解析モデルの妥当性を検証した.次に,交流電場下における圧電ミラーデバイスの動的電気力学応答に関する有限要素解析を行い,共振周波数,振れ角および電気力学場集中について同様に解明・考察した.また,共振周波数を測定し,解析結果と比較して良好な結果を得た.
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