| 研究課題/領域番号 |
17H03141
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
浅沼 博 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40167888)
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| 研究分担者 |
成田 史生 東北大学, 工学研究科, 教授 (10312604)
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)
柳迫 徹郎 工学院大学, 工学部, 助教 (80784628)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 知的材料 / スマート材料 / 圧電複合材料 / 金属基複合材料 / 圧縮残留応力 / 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / 複合材料・物性 / センサ・アクチュエータ / 知的材料・構造システム |
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| 研究成果の概要 |
金属コア圧電ファイバ／アルミニウム複合材料は，複合化時に生じる高い残留圧縮応力下でも圧電性を発現する他に類の無い圧電複合材料であるが，応力状態やこの応力下での機能発現に関して不明な点が多い．本課題では，その圧縮応力場の解析とその応力による機械的性向上効果の評価のため調査を行い下記の知見を得た．１）FEM解析による圧電ファイバに生じる圧縮残留応力は界面で約1 GPaとなり実験結果と一致した．このことから，圧電ファイバに生じる応力状態を予測することが可能となった．２）圧縮応力は三軸応力であり，長手方向に卓越している．この残留応力により圧電セラミックスの破壊応力は約1.6倍まで向上する．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
圧電セラミックスは非常に脆弱であり，また圧縮応力を加えると特性が低下するという性質を持っている．金属コア圧電ファイバ／アルミニウム複合材料において極めて高い圧縮応力が3軸応力状態で圧電ファイバに作用するが，このような応力状態においても機能が発現することが確認されている．この応力状態における圧電セラミックス機能発現のメカニズム解明において，本研究で得られた特異な応力状態を予測できる手法は学術的に非常に価値が高い．また工学的にも，圧縮応力により圧電セラミックスの破壊応力が約1.6倍に向上したことは，圧電セラミックスの使用範囲が大幅に拡大するという，極めて価値の高いものであると言える．
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