2014 Fiscal Year Annual Research Report
スマート圧電材料・薄膜システムのメゾ力学設計・開発と高効率・環境負荷低減化
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24360041
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
進藤 裕英 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90111252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成田 史生 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10312604)
竹田 智 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究員 (70451531) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 圧電メゾ力学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 圧電材料・薄膜システム / 電場・力学場相互干渉 / スマートデバイス / マイクロ・ナノシステム / 環境発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，次世代環境配慮型スマートデバイスのメゾ力学設計指針・開発思想を提供することを目的に，圧電材料・薄膜システムの検知・応答機能及び破壊・疲労挙動をマルチフィジックス数値シミュレーション・実験両面から解明するものである．得られた成果を要約すると以下の通りである．
1. 片側縁き裂を有する圧電セラミックスを取り上げ，直流・交流電場下における三点曲げ繰返し疲労試験及び有限要素解析を行い，破断繰返し数（疲労寿命）およびエネルギー解放率に及ぼす電場及び分極回転・分域壁移動の影響を解明・考察した．
2. (a) S字型圧電ハーベスタの振動試験および有限要素解析を行い，動的曲げ・ねじりによる出力電圧・電力および応力のうねり比・先端質量・負荷抵抗依存性を解明・考察した．また，繰返し集中荷重を受けるS字型圧電ハーベスタの電気力学応答に関する試験・有限要素解析を行い, 出力電圧・電力を解明・考察した．(b) 圧電層とカーボンナノチューブ（CNT）分散ポリカーボネート層からなる圧電/CNT分散ポリカーボネート積層材料を取り上げ，静的・繰返し集中荷重による両端単純支持三点曲げ試験を行い，たわみおよび出力電圧・電力のCNT体積含有率・振動数依存性を解明・考察した．
3. (a) 直流・交流電場下における水素燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの高温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，高温における電場誘起ストロークおよび電極端近傍電気力学場集中を解明・考察した．(b) 傾斜機能圧電デバイスのたわみ・音圧・出力電圧および内部電気力学場に及ぼす交流電圧および傾斜組成分布の影響を解明・考察した．
4. チタン酸バリウム系多結晶セラミックスの電気力学応答に関するフェーズフィールド解析プログラムを開発・応用し，分極状態や圧電・誘電特性に及ぼす粒径・酸素欠陥の影響を解明・考察した．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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