| 研究課題/領域番号 |
19H00835
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
徐 超男 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, 総括研究主幹 (70235810)
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| 研究分担者 |
王 瑞平 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 (00358392)
西堀 麻衣子 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (20462848)
鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2020年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2019年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
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| キーワード | 応力発光 / マルチピエゾ / センサ / 非破壊検査 / 圧電 / 多相境界 / IOT / ロボティクス / 応力分布可視化 / センシング / 強誘電 / 光機能 / アクチェーター / 構造物診断 / IoT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は僅かな機械応力を加えることで「目に見える」光を放出する特異構造の無機結晶応力発光体を発見し、開拓者としてこの分野の研究を牽引してきた。直近では新規に圧電性の強い結晶系の応力発光体の合成に初めて成功している。このような強い応力発光性と圧電性を同時に発現させる革新的な機能を我々はマルチピエゾと名付けている。しかし、応力発光性と圧電性の相関メカニズムはまだ解明されておらず、なぜ極微力に対しても繰り返し発光するか、現状理論では説明できない。本研究では、今までのポテンシャル蓄積と新規発見を足場に、マルチピエゾ材料の物性・機能を解明することで、多元変換の本質を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、新たに発見したマルチピエゾ材料の機構を解明し、応力発光と圧電性の相乗効果を明らかにすることで、マルチピエゾ材料の新規開拓につながることである。本研究では、LiNbO3系に対して非化学量論と元素置換による結晶制御を行った結果、Naを置換した特定の結晶構造において、相境界付近での応力発光強度が飛躍的に増強されることを突き止めた。この多相境界での応力発光は、非化学量論のLiNbO3に比べて10倍以上向上することが確認され、同時に圧電効果も多相境界において10倍以上向上することが確認された。さらに、この圧電と発光の相乗効果は他の材料系にも展開可能であることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、理論と実験の両面からアプローチすることで、新たに発見したマルチピエゾ材料の機構を解明し、応力発光と圧電性の相乗効果を明らかにし、相境界付近での応力発光強度と圧電効果が同時に飛躍的に増強されることを明らかにしている。さらに、この発見はLiNbO3に限らず、他の材料系にも展開可能であることを示し、マルチピエゾ材料の応力発光と圧電の相乗効果の理解を深め、マイルピエゾ材料領域の開拓に寄与する。
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