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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

研究課題

研究課題/領域番号 24360041
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

進藤 裕英  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90111252)

研究分担者 成田 史生  東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10312604)
竹田 智  宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究員 (70451531)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2012年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード圧電メゾ力学 / 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
研究成果の概要

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(電場・力学場相互干渉,マイクロ・ナノ構造,化学組成・添加元素,焼成・蒸着の時間・温度等を考慮)・実験両面から解明したものである.また,得られた結果を総合的に検討し,スマート圧電材料・薄膜システムのメゾ強度・機能評価を行って,学問体系の確立と応用に寄与している.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Electromechanical Response of Multilayer Piezoelectric Actuators for Fuel Injectors at High Temperatures2014

    • 著者名/発表者名
      F. Narita, R. Hasegawa and Y. Shindo
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 115 号: 18 ページ: 184103-184103

    • DOI

      10.1063/1.4875487

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electromechanical Bending Response of PZT/CNT-based PolymerLaminates Subjected to Concentrated Load2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanics and Materials in Design

      巻: 掲載確定 号: 2 ページ: 193-197

    • DOI

      10.1007/s10999-014-9240-7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Bending/Torsion and Output Power of S-Shaped Piezoelectric Energy Harvesters2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Shindo and F. Narita
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanics and Materials in Design

      巻: 10 号: 3 ページ: 305-311

    • DOI

      10.1007/s10999-014-9247-0

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cryogenic Fracture of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending under Electric Fields2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 雑誌名

      Acta Mechanica

      巻: 225 号: 4-5 ページ: 1313-1321

    • DOI

      10.1007/s00707-013-1047-3

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Electric Field and Poling on the Fatigue of Cracked Piezoelectric Ceramics in Cyclic Three-Point Bending2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 雑誌名

      Journal of Electroceramics

      巻: 31 号: 1-2 ページ: 8-14

    • DOI

      10.1007/s10832-013-9798-8

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Electric Field and Poling on the Mode I Energy Release Rate in Cracked Piezoelectric Ceramics at Cryogenic Temperatures2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 雑誌名

      Acta Mechanica

      巻: 224 号: 11 ページ: 2547-2558

    • DOI

      10.1007/s00707-013-0949-4

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fatigue Behavior of Cracked Piezoelectric Ceramics in Cyclic Three-Point Bending under AC Electric Fields2013

    • 著者名/発表者名
      Fumio Narita
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering

      巻: 7 ページ: 530-539

    • NAID

      130004946331

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Fatigue Behavior of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending under AC Electric Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Fumio Narita
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 32 号: 14 ページ: 3759-3766

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2012.05.033

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fracture and Fatigue Behavior of Cracked Piezoelectric Ceramics under Electric Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 雑誌名

      AES Technical Reviews Journals, PART C

      巻: 1 ページ: 13-20

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 交流電場下における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2015

    • 著者名/発表者名
      成田史生,進藤裕英
    • 学会等名
      日本機械学会 2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学 工学部(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 繰返し曲げ負荷を受けるPZT/CNT分散ポリマー積層材料の電気力学的応答2015

    • 著者名/発表者名
      成田史生,大倉宗,進藤裕英,竹田智
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学研究科・工学部(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 曲げ・ねじり振動によるS字型圧電バイモルフハーベスターの出力電力と電気力学場2014

    • 著者名/発表者名
      成田史生,進藤裕英
    • 学会等名
      第58回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cyclic Fatigue Behavior of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending under Electric Fields2014

    • 著者名/発表者名
      F. Narita and Y. Shindo
    • 学会等名
      AES-ATEMA' 2014 18th International Convention on Advances and Trends in Engineering Materials and their Applications
    • 発表場所
      Tronto, Canada
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高温における燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの電気力学応答2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川遼平,進藤裕英,成田史生
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島大学金谷川キャンパス(福島県福島市)
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 傾斜機能圧電バイモルフの非線形検知・応答特性と動的電気力学場2014

    • 著者名/発表者名
      成田史生,進藤裕英
    • 学会等名
      第25回新構造・機能制御と傾斜機能材料シンポジウム
    • 発表場所
      郡山ユラックス熱海(福島県郡山市)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] S字型圧電バイモルフハーベスターの動的曲げ・ねじりと出力電力2014

    • 著者名/発表者名
      進藤裕英,成田史生
    • 学会等名
      第26回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • 発表場所
      アイーナ いわて県民情報交流センター(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fatigue Response of Cracked Piezoceramics in Three-Point Bending under Sinusoidal Mechanical Loads and AC Electric Fields2013

    • 著者名/発表者名
      Fumio Narita
    • 学会等名
      The Thirteenth Pan-American Congress of Applied Mechanics
    • 発表場所
      Huston, Texas, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Electric Field and Poling on the Cyclic Bending Fatigue in Cracked Piezoceramics2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Fracture
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryogenic Fracture of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending under Electric Fields2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      SES 50th Annual Technical Meeting and ASME-AMD Annual Summer Meeting
    • 発表場所
      Providence, Rhode Island, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cryogenic Electromechanical Response of Multilayer PbZr_<1-x>Ti_xO_3 Actuators under DC and AC Electric Fields in Hydrogen Fuel Injection Systems2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      4th International Conference on Computational Methods
    • 発表場所
      Gold Coast, Australia(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Static and Dynamic Fatigue of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending under AC Electric Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2012-08-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Fracture and Fatigue Behavior of Cracked Piezoelectric Ceramics under Electric Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      AES-ATEMA' 2012 Eleventh International Convention Oil Advances and Trends in Engineering Materials and their Applications
    • 発表場所
      Toronto, Canada(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Fatigue of Three-Point Bending PZT Ceramics with a Crack under AC Electric Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 学会等名
      8th European Solid Mechanics Conference
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 年月日
      2012-07-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Smart Actuation and Sensing Systems - Recent Advances and Future Challenges2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 出版者
      InTech Publishing Company
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Handbook on Micromechanics and Nanomechanics

    • 著者名/発表者名
      Yasuhide Shindo
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing Co.(印刷中)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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