周期分極反転構造に立脚した高性能電気磁気複合材料の設計・開発

• 研究課題/領域番号: 23K26004
• 補助金の研究課題番号: 23H01309 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 上辻 靖智 大阪工業大学, 工学部, 教授 (00340604)
• 研究分担者: 山浦 真一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (50323100)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2027年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2025年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 機能材料 / マルチスケール / 電気磁気効果 / 第一原理 / 分極反転

研究開始時の研究の概要

電気磁気複合材料は圧電相および圧磁相の共存により電気と磁気の変換が可能であるが，実用化には一桁以上の特性向上が必要である．電気磁気効果の鍵は，不均質構造におけるひずみ伝達にある．これまでに，複合セラミックスにマルチスケール最適化を適用し，周期相配置・周期分極反転構造が従来の20倍以上の特性を発揮することを発見した．本研究では，発見した周期構造を粒子分散高分子材料に適用し，その効果をマルチスケール有限要素解析と試作実験で検証する．さらに，電気磁気セラミック結晶の開発を目指して，第一原理計算により原子スケールにおける周期構造効果を理論検証し，原子制御結晶創製への新たな設計指針を創造する．