| 研究課題/領域番号 |
21H04534
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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18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
澄川 貴志 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80403989)
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| 研究分担者 |
島 弘幸 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40312392)
梅野 宜崇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40314231)
安部 正高 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (50582623)
服部 梓 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80464238)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)
2023年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2022年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2021年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
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| キーワード | ナノ / フレクソエレクトリシティ / 強誘電体 / 座屈 / メカニカルメモリ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ひずみ勾配を有する強誘電材料に生じるフレクソエレクトリック効果に着目する。材料寸法がナノサイズになると，自由表面や超急峻化されたひずみ勾配によって，マクロとは異なる特異な振れくそエレクトリック効果を生じることが予測される．電子顕微鏡内その場観察負荷実験および力学解析を行ってその詳細およびメカニズムを明らかにすることに加え、その支配因子を特定して理論を構築する。さらに、ナノフレクソエレクトリック効果を応用したメカニカルメモリ素子を設計し、試作を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ナノドメインを有する強誘電体に曲げ変形を与えた際に生じるマルチフィジックス現象について検討を行った。実験は、二重片持ち梁形状を有する試験片を用いて透過型電子顕微鏡内で行った。梁の間に位置する試験部に曲げ変形を与えると、変形量の増加に伴いナノドメインは消失し、除荷を行うと再度出現した。除荷後のドメイン壁の方向は、負荷前のものに対して90°回転していた。これは、ナノサイズの材料中に発生する急峻なひずみ勾配によるフレクソエレクトリック現象に起因するものと思われる。形状の異なる試験片を用いた追加の実験によってメカニズムの検証を行った。さらに、この現象を利用した座屈デバイスの試作を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ナノサイズの強誘電体材料中に生じるナノドメインについて、曲げ負荷を与えた際に消失することおよび除荷によって再度出現することをその場観察試験によって明らかにすることに成功した。除荷時に現れるナノドメインは、曲げの方向に起因した分極を有することを示し、この現象を利用することで、ドメインスイッチングを実現できることがわかった。本成果は、ナノサイズの強誘電体材料中のひずみ勾配を利用して力学的にドメインの分極方向を制御できることを示すものであり、材料力学分野における新しいマルチフィジックス現象の開拓に貢献するものである。機械的なメモリデバイス創製のための基礎を得たことは、社会的な意義としても価値がある。
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