Research on fatigue diagnosis of structures using the polarization fatigue characteristics of piezoelectric materials

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04703
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 佐藤 宏司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70344166)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 圧電材料 / 分極 / 疲労 / 余寿命判断

Outline of Annual Research Achievements

本研究では強誘電性材料の電気的な疲労特性を利用することにより、構造体に生じた機械振動や歪みの履歴を残留分極の減少として記録する新しいヘルスモニタリングシステムの研究開発を目標にしている。
従来の歪み検出センサとその計測システムとは異なり、システムの構成は歪みを電気エネルギーに変換するための駆動用圧電デバイスと発生した電気エネルギーにより分極反転を繰り返す強誘電性薄膜の組み合わせただけの簡単な構造であり、外部からのエネルギー供給無しにセンサユニットに履歴を記録させることが可能である。
この分極疲労の劣化現象は強誘電体薄膜の材料や厚み、大きさ、温度や加える電圧により変化するため、本年度は、その分極疲労特性の評価を自動測定するシステム開発を行った。
３００℃近辺（キューリー点前後での分極の影響、温度が上昇した場合、温度が下降した場合等、様々な条件で自動測定が可能なシステムの開発を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナ、およびロシアによるウクライナ進行の影響による半導体不足の影響を受け、システム開発に必要な部材の入荷が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

今回作製した自動測定システムを用いて様々な条件での疲労特性の評価を進める。

Causes of Carryover

新型コロナやロシアのウクライナ進行による半導体関連部材の入荷の遅れの影響により、一部購入予定だったものを次年度に変更したため