ニオブ゛系無鉛圧電体のドメイン構造と高負荷耐性

• 研究課題/領域番号: 25289227
• 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: 無機材料・物性
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 柿本 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2013年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 環境材料 / セラミックス / 電子・電気材料 / 無鉛圧電体 / ドメイン構造

研究成果の概要

本研究ではラマン分光や赤外分光法を用いてニオブ系無鉛圧電材料におけるドメイン構造を特徴づけることに取り組み、これらの分光学的手法によってドメイン壁近傍で誘電率が局所的に高まることを見出した。さらに、この知見に基づく製法改良に取り組み、温度および電界下の高負荷耐性に優れる微細組織からなる高密度セラミックスの合成にも成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Univ. Erlangen-Nuremberg(ドイツ)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Electric Fatigue Process in Lead-free Alkali Niobate Ceramics at Various Pressures and Temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 10S ページ: 10NB06-10NB06
  • DOI: 10.7567/jjap.54.10nb06
  • NAID: 210000145784
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microscopic Raman Spectroscopy in the Vicinity of Domain Wall of (Na,K)NbO3 Piezoelectrics (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Taniguchi and K. Kakimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 10S ページ: 10ND09-10ND09
  • DOI: 10.7567/jjap.54.10nd09
  • NAID: 210000145800
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lead-free Li-modified (Na,K)NbO₃ piezoelectric ceramics fabricated by two-step sintering method (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kato, K. Kakimoto, K. Hatano, K. Kobayashi and Y. Doshida
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 122 号: 1426 ページ: 460-463
  • DOI: 10.2109/jcersj2.122.460
  • NAID: 130004480252
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Engineering of Lead-free Piezoelectrics in Alkali Niobate Ceramic System: Improvement in Density by Two-step Mixing Process (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto, S. Ishihara and M. Watanabe
  • 雑誌名: Key Eng. Mater. 巻: 616 ページ: 108-113
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.616.108
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Domain Structure on the Mechanical and Piezoelectric Properties of Lead-free Alkali Niobate Ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 号: 9S ページ: 09PB09-09PB09
  • DOI: 10.7567/jjap.53.09pb09
  • NAID: 210000144495
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Crystal Growth Direction on Domain Structure of Mn-Doped (Na,K)NbO3 Crystal (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsuchida, K. Kakimoto, I. Kagomiya
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 号: 9S1 ページ: 09KD02-09KD02
  • DOI: 10.7567/jjap.52.09kd02
  • 査読あり
• [学会発表] Evaluation of Domain Switching by Means of Impedance Spectroscopy Method (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nishiyama, T. Fuchigami, K. Kakimoto
  • 学会等名: 7th U3 Material Design Forum
  • 発表場所: Shizuoka
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの圧縮応力依存性と疲労機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、渕上輝顕、柿本健一、M. Weiss, S. Rupitsch, R. Lerch
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 種々のNb2O5混合粉を用いたニオブ系無鉛圧電セラミックスLNKNの作製とその圧電特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松村栄幸、渕上輝顕、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 高負荷環境下における圧電セラミックスの電界誘起ひずみ計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、渕上輝顕、柿本健一、M. Weiss, S. Rupitsch, R. Lerch
  • 学会等名: 平成27年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-12-12
• [学会発表] Characterization of Lead-free Alkali Niobate Piezoceramics by the Inverse method (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ogo, M. Weiss, S. Rupitsch, R. Lerch and K. Kakimoto
  • 学会等名: IEEE International Ultrasonics Symposium
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] インバース法を用いたニオブ系無鉛圧電セラミックスの材料定数評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、柿本健一、Manuel Weiss、Stefan Rupitsch、Reinhard Lerch
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Spectroscopic Analysis of Domain Structure for Lead-free (Na,K)NbO3 Piezoelectrics (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Taniguchi and K. Kakimoto
  • 学会等名: 11th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Electric Fatigue Process of Lead-free Alkari Niobate Ceramics under Pressure and Temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 学会等名: 第32回強誘電体応用会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] (Na,K)NbO3無鉛圧電体のドメインウォール近傍における顕微ラマン分光評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口優也、柿本健一
  • 学会等名: 第32回強誘電体応用会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] Effect of Uniaxial Pressure on the Bipolar Fatigue behaveor of Lead-free Alkali Niobate Ceramics (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th U3 Materials Design Forum
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2015-03-30 – 2015-03-31
• [学会発表] Mechanism of High-temperature Electrical Conduction for (Na,K)NbO3-based Ceramics under DC Bias (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th U3 Materials Design Forum
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2015-03-30 – 2015-03-31
• [学会発表] The Poling Process for Porous Piezoelectric Alkali Niobate Ceramics (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sumiya and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th U3 Materials Design Forum
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2015-03-30 – 2015-03-31
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの高温インピーダンス測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤淳揮、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 顕微ラマン分光法による(Na,K)NbO3セラミックスのドメインウォール評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口優也、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] Characterization of Porous LNKN Ceramics Prepared by Foam Impregnation and Pressing (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sumiya, K. Kakimoto, T. Fey and P. Greil
  • 学会等名: 4th International Symposium on Ceramics Nanotune Technology
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-04
• [学会発表] Preparation and Piezoelectric Sensor Characterization of Microporous Alkaliniobate Ceramics (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Stenzel, T. Fey, P. Greil and K. Kakimoto
  • 学会等名: 4th International Symposium on Ceramics Nanotune Technology
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-04
• [学会発表] 圧電動ひずみ計測における試料形状およびロゼット解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、柿本健一
  • 学会等名: 平成26年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] (Na,K)Nb03系無鉛圧電体における分光学的ドメインウォール評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口優也、柿本健一
  • 学会等名: 平成26年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Alkali Niobate Perovskite for Lead-free Piezoelectrics (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2014
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Promotion of the Wet Etching Reaction in Lead-free Alkali Niobate Piezoelectric Ceramics by Ultarviolet Irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sumiya and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th International Workshop on Advanced Ceramics
  • 発表場所: Erlangen, Germany
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
• [学会発表] Estimation of Various Mechanical Characteristics of Differently Poled Lead-free Lix(Na0.5K0.5)1-xNbO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th International Workshop on Advanced Ceramics
  • 発表場所: Erlangen, Germany
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
• [学会発表] Non-contact Piezoelectric Evaluation by Using Laser Doppler Vibrometer (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ogo and K. Kakimoto
  • 学会等名: 6th International Workshop on Advanced Ceramics
  • 発表場所: Erlangen, Germany
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの紫外線励起電子によるエッチング効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角谷裕太、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] レーザドップラ振動計を用いた電界誘起ひずみ評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Poling Field Dependence on Mechanical Property of Li-modified (Na,K)NbO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 学会等名: 平成27年度関西中部誘電体セミナー
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-07-26
  • 招待講演
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電体に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿本健一
  • 学会等名: フルラス・岡崎記念会2014年度講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of Domain Structure on the Mechanical and Piezoelectric Properties of Lead-free Alkali Niobate Ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Martin and K. Kakimoto
  • 学会等名: 第31回強誘電体応用会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-31
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの粒子サイズ制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤健佑、柿本健一、波多野桂一、小林圭介、土信田豊
  • 学会等名: 第52回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Impedance Spectroscopy and Material Design of Lead-free Alkali Niobate Piezoelectric Ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe, K. Kakimoto, I. Kagomiya
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2014
  • 発表場所: Florida, USA
• [学会発表] Piezoelectric Properties of Lead-free Niobate Ceramics with Controlled Grain Size (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kato, K. Kakimoto, K. Hatano, K. Kobayashi, Y. Doshida
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2014
  • 発表場所: Florida, USA
• [学会発表] Processing and Microstructural Control of (Na,K)NbO3-based Lead-free Piezoceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2014
  • 発表場所: Florida, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanical Properties of Lead-free Alkali Niobate Ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Martin, K. Kakimoto
  • 学会等名: 3rd Int. Symp.on Ceram. Nanotune Techn.
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] 偏光ラマン分光による(Na,K)NbO3のドメイン構造評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口優也、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] レーザドップラ振動計を用いた非接触圧電特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大胡健司、柿本健一
  • 学会等名: 第5回Ｕ３マテリアルデザインフォーラム
  • 発表場所: 下呂
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスのエッチング処理およびドメイン構造観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角谷裕太、柿本健一
  • 学会等名: 第5回Ｕ３マテリアルデザインフォーラム
  • 発表場所: 下呂
• [学会発表] 偏光ラマン分光による(Na,K)NbO3のドメイン構造評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口優也、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 下呂
• [学会発表] (Na,K)NbO3圧電結晶の育成とドメイン構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田貢平、柿本健一、籠宮 功
  • 学会等名: 第30回強誘電体応用会議
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Challenges for Lead-free Piezoelectric Ceramics in Alkali Niobate System (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conf. on Ceram and Glass Techn.
  • 発表場所: Calfolnia, USA
• [学会発表] Engineering of Lead-free Piezoelectric (Na,K)NbO3 Ceramics and Film via Aqueous-based Chelate Precurso (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto, K. Hattori, I. Kagomiya
  • 学会等名: 13th Int. Conf. of the Eur. Ceram. Soc.
  • 発表場所: Limoges, France
• [学会発表] Ceramic Processing and Evaluation of (Na,K)NbO3-based Lead-free Piezoelectrics (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto
  • 学会等名: 12th Int. Conf. on Ceram. Processing Sci.
  • 発表場所: Oregon, USA
  • 招待講演
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの粒子サイズ効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤健佑、柿本健一、波多野桂一、小林圭介、土信田豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 長野
• [学会発表] 固体NMRに基づく無鉛圧電材料LNKNセラミックスの局所構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎哲平、柿本健一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 長野
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスのインピーダンス特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉桃子、柿本健一、籠宮 功
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 長野
• [学会発表] 粒子サイズ制御した(Li,Na,K)NbO3セラミックスの圧電特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤健佑、柿本健一、波多野桂一、小林圭介、土信田豊
  • 学会等名: 第33回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの高温導電性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉桃子、柿本健一、籠宮 功
  • 学会等名: 第33回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] 無鉛圧電セラミックスの多機能性：電子部品から創エネルギーおよび医用材料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿本健一
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成25年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 粒子サイズ制御したニオブ系無鉛セラミックスの圧電特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤健佑、柿本健一、波多野桂一、小林圭介、土信田豊
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの高温導電挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉桃子、柿本健一、籠宮 功
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] フローティングゾーン法により育成したニオブ系無鉛圧電結晶の分極異方性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田貢平、柿本健一
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Engineering of Lead-free Piezoelectrics in Alkali Niobate Ceramic System (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakimoto
  • 学会等名: 5th Int. Symp. on Adv. Ceram.
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 招待講演