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高性能高Tc非鉛圧電材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26289245
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
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

任 暁兵  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 上席研究員 (50292529)

研究協力者 YAN Kang  Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, College of Aerospace Engineering, 助教授
GAO Jinghui  Xi'an Jiaotong University, State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment and Multi-disciplinary Materials Research Center, Frontier Institute of Science and Technology, 講師
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2014年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード強誘電体 / 圧電材料 / 誘電材料 / 非鉛圧電材料 / 誘電体物性 / 非鉛圧電材 / 非鉛圧電
研究成果の概要

本研究では、我々が最近発見した高い圧電特性(圧電定数d33=622pC/N)を有する非鉛圧電材料BZT-BCT(Phys.Rev.Lett.2009)を踏まえ、その物理機構を解明し、高圧電特性かつ高いキュリー温度(Tc)をもつ非鉛圧電材料の創出を目指す。本研究を通して、上記目的を概ね達成し、得られた主な成果は以下の通りです。
1・透過電子顕微鏡および収束電子回折(CBED)を用いて、BZT-BCT圧電材料の高い圧電特性の起源を明らかにした。
2・上記知見を応用して高圧電かつ高Tc特性を有する実用的な非鉛圧電材料の開発に成功、圧電特性がPZTにほぼ達した。(特許出願準備中)。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (36件) (うち国際共著 29件、 査読あり 36件、 オープンアクセス 21件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] 西安交通大学(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Iowa State University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] 西安交通大学/浙江大学(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Amorphous martensite in β-Ti alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Zhang Long、Zhang Haifeng、Ren Xiaobing、Eckert Jurgen、Wang Yandong、Zhu Zhengwang、Gemming Thomas、Pauly Simon
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 506-506

    • DOI

      10.1038/s41467-018-02961-2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Domain disruption and defect accumulation during unipolar electric fatigue in a BZT-BCT ceramic2017

    • 著者名/発表者名
      Fan Zhongming、Zhou Chao、Ren Xiaobing、Tan Xiaoli
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 25 ページ: 252902-252902

    • DOI

      10.1063/1.5008619

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Glass-Glass Transitions by Means of an Acceptor-Donor Percolating Electric-Dipole Network2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang Le、Lou Xiaojie、Wang Dong、Zhou Yan、Yang Yang、Kuball Martin、Carpenter Michael A.、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 8 号: 5 ページ: 054018-054018

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.8.054018

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-Field-Triggered Large Magnetostriction in Iron-Palladium Strain Glass Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Ren Shuai、Xue Dezhen、Ji Yuanchao、Liu Xiaolian、Yang Sen、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 12 ページ: 125701-125701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.125701

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel B19′ strain glass with large recoverable strain2017

    • 著者名/発表者名
      Liang Qianglong、Wang Dong、Zhang Jian、Ji Yuanchao、Ding Xiangdong、Wang Yu、Ren Xiaobing、Wang Yunzhi
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 1 号: 3 ページ: 033608-033608

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.1.033608

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crucial role of octahedral untilting R 3 m / P 4 mm morphotropic phase boundary in highly piezoelectric perovskite oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Yan Kang、Ren Shuai、Fang Minxia、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 134 ページ: 195-202

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2017.05.066

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High temperature-stability of (Pb 0.9 La 0.1 )(Zr 0.65 Ti 0.35 )O 3 ceramic for energy-storage applications at finite electric field strength2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Liu Yongbin、Wang Yan、Wang Dong、Zhong Lisheng、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 137 ページ: 114-118

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2017.05.011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent Progress on BaTiO3-Based Piezoelectric Ceramics for Actuator Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Xue Dezhen、Liu Wenfeng、Zhou Chao、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 6 号: 3 ページ: 24-24

    • DOI

      10.3390/act6030024

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Designing High Dielectric Permittivity Material in Barium Titanate2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Liu Yongbin、Wang Yan、Hu Xinghao、Yan Wenbo、Ke Xiaoqin、Zhong Lisheng、He Yuting、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 24 ページ: 13106-13113

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b04636

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of local strain heterogeneity on high piezoelectricity in 0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O30.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3 ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang Le、Ren Xiaobing、Carpenter Michael A.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 5 ページ: 054116-054116

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.054116

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Understanding the mechanism of large dielectric response in Pb-free (1-x)Ba(Zr 0.2 Ti 0.8 )O 3 -x(Ba 0.7 Ca 0.3 )TiO 3 ferroelectric ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Hu Xinghao、Wang Yan、Liu Yongbin、Zhang Lixue、Ke Xiaoqin、Zhong Lisheng、Zhao Hui、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 125 ページ: 177-186

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2016.11.064

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ferroelectric Domain Walls Approaching Morphotropic Phase Boundary2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Hu Xinghao、Liu Yongbin、Wang Yan、Ke Xiaoqin、Wang Dong、Zhong Lisheng、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 4 ページ: 2243-2250

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b11595

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancing dielectric permittivity for energy-storage devices through tricritical phenomenon2017

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Wang Yan、Liu Yongbin、Hu Xinghao、Ke Xiaoqin、Zhong Lisheng、He Yuting、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 40916-40916

    • DOI

      10.1038/srep40916

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly thermal-stable ferromagnetism by a natural composite2017

    • 著者名/発表者名
      Ma Tianyu、Gou Junming、Hu Shanshan、Liu Xiaolian、Wu Chen、Ren Shuai、Zhao Hui、Xiao Andong、Jiang Chengbao、Ren Xiaobing、Yan Mi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 13937-13937

    • DOI

      10.1038/ncomms13937

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrostrain enhancement at an invisible boundary in a single ferroelectric phase2017

    • 著者名/発表者名
      Zhao Luo、Ke Xiaoqin、Wang Weichen、Zhang Le、Zhou Chao、Zhou Zhijian、Zhang Lixue、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 2 ページ: 020101-020101

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.020101

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sandwichlike strain glass phase diagram of Ti49Ni51-xPdx2016

    • 著者名/発表者名
      Ren Shuai、Zhou Chao、Xue Dezhen、Wang Dong、Zhang Jian、Ding Xiangdong、Otsuka Kazuhiro、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 21 ページ: 214112-214112

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.214112

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dislocation induced strain glass in Ti 50 Ni 45 Fe 5 alloy2016

    • 著者名/発表者名
      Zhang Jian、Xue Dezhen、Cai Xiaoying、Ding Xiangdong、Ren Xiaobing、Sun Jun
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 120 ページ: 130-137

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2016.08.015

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transition behaviours near the triple point for Pb-free (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O32016

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui、Dai Ye、Hu Xinghao、Ke Xiaoqin、Zhong Lisheng、Li Shengtao、Zhang Lixue、Wang Yu、Wang Dong、Wang Yan、Liu Yongbin、Xiao Hu、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      EPL (Europhysics Letters)

      巻: 115 号: 3 ページ: 37001-37001

    • DOI

      10.1209/0295-5075/115/37001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical phonons, OH vibrations, and structural modifications of phlogopite at high temperatures: An in-situ infrared spectroscopic study2016

    • 著者名/発表者名
      Zhang Ming、Tarantino Serena C.、Su Wen、Lou Xiaojie、Ren Xiaobing、Salje Ekhard K.H.、Carpenter Michael A.、Redfern Simon A.T.
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 101 号: 8 ページ: 1873-1883

    • DOI

      10.2138/am-2016-5630

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Isothermal phase transition and the transition temperature limitation in the lead-free (1-x)Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 -xBaTiO 3 system2016

    • 著者名/発表者名
      Zhang Dawei、Yao Yonggang、Fang Minxia、Luo Zhengdong、Zhang Lixue、Li Linglong、Cui Jian、Zhou Zhijian、Bian Jihong、Ren Xiaobing、Yang Yaodong
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 103 ページ: 746-753

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2015.10.037

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanism of aging effect in hybrid-doped BaTiO3 ceramics: electronegativity and ionic radius2016

    • 著者名/発表者名
      Hu Dingyue、Yang Sen、Zhou Chao、Zhang Lixue、Liu Wenfeng、Chen Wei、Ren Xiaobing
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 号: 110 ページ: 109030-109035

    • DOI

      10.1039/c6ra23546h

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain glass state as the boundary of two phase transitions2015

    • 著者名/発表者名
      Zhijian Zhou,Jian Cui, Xiaobing Ren
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 号: 1 ページ: 13377-1

    • DOI

      10.1038/srep13377

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new mechanism for low and temperature-independent elastic modulus2015

    • 著者名/発表者名
      Zhang Liangxiang, Wang Dong, X. Ren, Wang Yunzhi
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 号: 1 ページ: 11477-1

    • DOI

      10.1038/srep11477

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient-temperature high damping capacity in TiPd-based martensitic alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Dezhen Xue, Yumei Zhou, Xiangdong Ding, K. Otsuka, Turab Lookman, Jun Sun, X. Ren
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process.

      巻: 632 ページ: 110-119

    • DOI

      10.1016/j.msea.2015.02.058

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transitions and phase diagram of Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 Pb-free system by anelastic measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Dezhen Xue, Jinghui Gao, Yumei Zhou, Xiangdong Ding, Jun Sun, Turab Lookman, X. Ren
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 117[12] 号: 12 ページ: 124107-1

    • DOI

      10.1063/1.4916713

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Large piezoelectricity in Pb-free 0.96(K0.5Na0.5)0.95Li0.05Nb0.93Sb0.07O3−0.04BaZrO3 ceramic: A perspective from microstructure2015

    • 著者名/発表者名
      Jinghui Gao, Y. Hao, S. Ren, T. Kimoto, M. Fang, Huiying Li, Yu Wang, Lisheng Zhong, Shengtao Li, X. Ren
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 117[8] 号: 8 ページ: 084106-1

    • DOI

      10.1063/1.4913454

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of an Isothermal R -Martensite Formation in Ni-rich Ti-Ni Solid Solution: Crystallization of Strain Glass2015

    • 著者名/発表者名
      Yuanchao Ji, Dong Wang, Xiangdong Ding, K. Hono, X. Ren
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114[5] 号: 5 ページ: 055701-1

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.055701

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural origin for the local strong anisotropy in melt-spun Fe-Ga-Tb: Tetragonal nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, Shanshan Hu, GuohuaBai, MiYan, Yunhao Lu, HuiyingLi, Xiaoling Peng, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106[11] 号: 11 ページ: 112401-1

    • DOI

      10.1063/1.4915308

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of martensitic transformation in Fe50Mn23Ga27 by local symmetry breaking2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, X. Liu, M. Yan, C. Wu, S. Ren, H. Li, M. Fang, Z. Qiu, and X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106 号: 21 ページ: 211903-211903

    • DOI

      10.1063/1.4921928

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive ferroelectric state at morphotropic phase boundary: Coexisting tetragonal and rhombohedral phases2014

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yang, Xue Dezhen, Wu Haijun, Ding Xiangdong, Lookman Turab, X. Ren
    • 雑誌名

      Acta Mater. 71

      巻: 71 ページ: 176-184

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2014.03.007

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elinvar effect in Co-doped TiNi strain glass alloys2014

    • 著者名/発表者名
      Cui Jian, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105(6) 号: 10 ページ: 061904-1

    • DOI

      10.1002/pssb.201350360

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Local rhombohedral symmetry in Tb0.3Dy0.7Fe2 near the morphotropic phase boundary2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, Xiaolian Liu, Xingwen Pan, Xiang Li, Yinzhu Jiang, Mi Yan, Huiying Li, Minxia Fang, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105[19] 号: 19 ページ: 192407-1

    • DOI

      10.1063/1.4901646

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Major contributor to the large piezoelectric response in (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O-3 - x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 ceramics: Domain wall motion2014

    • 著者名/発表者名
      Gao Jinghui, Hu Xinghao, Zhang Le, Li Fei, Zhang Lixue, Wang Yu, Y. Hao, Lisheng Zhong, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104[25] 号: 25 ページ: 252909-1

    • DOI

      10.1063/1.4885675

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase transitions and the piezoelectricity around morphotropic phase boundary in Ba(Zr0.2Ti0.8)O-3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 lead-free solid solution2014

    • 著者名/発表者名
      Zhang Le, Zhang Ming, Wang Liang, Zhou Chao, Zhang Zhen, Yao Yonggang, Zhang Lixue, Xue Dezhen, Lou Xiaojie, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105[16] 号: 16 ページ: 015309-1

    • DOI

      10.1063/1.4899125

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strain glass and ferroic glass - Unusual properties from glassy nano-domains2014

    • 著者名/発表者名
      X. Ren
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi B-Basic Solid State Phys.

      巻: 251[10] 号: 10 ページ: 1982-1992

    • DOI

      10.1002/pssb.201451351

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The transitions from glassy state to long-range-ordered state in ferroic glasses2014

    • 著者名/発表者名
      Xue DZ, Zhou Yumei, Ding Xiangdong, Wang Yu, Zhang Jian, Sun Jun, X. Ren
    • 雑誌名

      Solidi-Rapid Res. Lett.

      巻: 251[10] 号: 5 ページ: 2019-2026

    • DOI

      10.1063/1.4864130

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] What determines a highly piezoelectric morphotropic phase boundary2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaobing Ren
    • 学会等名
      IMF 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strain glass and ferroic glass as new candidates for novel properties2015

    • 著者名/発表者名
      REN Xiaobing
    • 学会等名
      TMS2015
    • 発表場所
      Florida, USA
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strain Glass as a new class of smart materials2014

    • 著者名/発表者名
      REN Xiaobing
    • 学会等名
      ICOMAT2014
    • 発表場所
      Bilbao, spain
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-05-15  

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