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巨大圧電特性発現のための第一原理マルチスケール・マルチノンリニア解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26420030
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
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)

研究協力者 Kamlah Marc  カールスルーエ工科大学
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
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード機械材料・材料力学 / マルチスケール解析 / 第一原理計算 / ドメイン・スイッチング / 構造相転移 / 非線形有限要素解析 / 無鉛圧電材料 / モルフォトロピック相境界
研究成果の概要

巨大圧電特性を発現する新規無鉛材料の設計・開発を支援するため,均質化法に基づいた第一原理マルチスケール・マルチノンリニア解析法の構築を目的とした.巨大圧電特性発現の鍵は,複数の結晶構造が互いに相転移可能な状態で共存することで,微視構造における分極回転(ドメイン・スイッチング)が容易に生じ巨視的に優れた機能を発現するモルフォトロピック相境界にある.そこで,共存可能な結晶構造の特定,結晶物性の評価,結晶状態のエネルギー判定に第一原理計算を適用し,微視構造における相転移および分極回転挙動と巨視非線形挙動の連成解析に均質化法を採用して,数値解析主導の新規材料発見を実現する先進的な解析法を開発した.

報告書

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

    (30件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Multiscale numerical investigation on effective physical properties of multiferroic BaTiO3 / CoFe2O4 composites2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Takeshi Wada, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics

      巻: 52 ページ: 1245-1250

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] マルチフェロイック複合材料の電気磁気特性に及ぼす非軸分極処理の影響2016

    • 著者名/発表者名
      和田 剛,上辻靖智,槌谷和義
    • 雑誌名

      スマートプロセス学会誌

      巻: 5 ページ: 9-15

    • NAID

      130006907645

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PZT圧電性向上に関するAu-Pt複合バッファ層の開発2016

    • 著者名/発表者名
      槌谷和義,滝田力也,上辻靖智
    • 雑誌名

      スマートプロセス学会誌

      巻: 5 ページ: 16-22

    • NAID

      130006907628

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational and experimental investigation of the crystal orientation control effect on the electric permittivity and magnetic permeability of multiferroic composite materials2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Takeshi Wada, Yasuyuki Uekita, Jiro Terada, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Acta Mechanica  Web公開中であるが,発刊時の巻および頁は未定.

      巻: 未定 号: 8 ページ: 2879-2893

    • DOI

      10.1007/s00707-015-1526-9

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiscale simulation of domain switching behavior in polycrystalline ferroelectric materials2015

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Tetsuya Hata, Tatsuya Oka, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 106 ページ: 100-110

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] マルチスケール数値解析によるPZT圧電薄膜の強誘電性ヒステリシスに関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      若林裕樹,上辻靖智
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multiscale numerical study on polycrystalline functional materials2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji
    • 学会等名
      5th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-10-14
    • 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] マルチスケール解析によるマルチフェロイック複合材料の電気磁気特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      和田 剛,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 新規無鉛圧電材料の状態図に関する第一原理計算2016

    • 著者名/発表者名
      甲斐智也,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multiscale Numerical Study on Polycrystalline Ferroelectric Solids2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Tatsuya Oka
    • 学会等名
      24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2016)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale simulation of polycrystalline ferroelectric solids2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Tatsuya Oka
    • 学会等名
      12th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XII)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 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] 多結晶マルチフェロイック複合材料の電気磁気効果に関するマルチスケール解析2016

    • 著者名/発表者名
      和田 剛,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      第7回日本複合材料会議
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] First principle study on biocompatible lead-free piezoelectric materials2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kai,Yasutomo Uetsuji, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications 2015
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale simulation of polycrystalline ferroelectric materials2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Oka, Yasutomo Uetsuji, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications 2015
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of additive element to improve PZT piezoelectricity by using first-principles calculation2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Yasoda, Yasutomo Uetsuji, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications 2015
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale simulation of polycrystalline multiferroic composite materials2015

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Takeshi Wada
    • 学会等名
      EMN Bangkok Meeting on Materials
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多結晶圧電材料のマルチスケール解析 -巨視的圧電特性に及ぼす結晶形態制御の効果-2015

    • 著者名/発表者名
      上辻靖智,岡 達也,槌谷和義
    • 学会等名
      第26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
      九州大学西新プラザ
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチフェロイック複合材料の電気磁気分極処理効果に関するマルチスケール解析2015

    • 著者名/発表者名
      和田 剛,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      第26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
      九州大学西新プラザ
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study of dielectric and magnetic permeability of multiferroic BaTiO3-Ni0.5Zn0.5Fe2O4 Ceramics2015

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Yasuyuki Uekita, Jiro Terada, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale finite element analysis of multiferroic composite materials2015

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Wada, Yasutomo Uetsuji, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モルフォトロピック相境界における多結晶PZTのマルチスケール解析2015

    • 著者名/発表者名
      岡 達也,上辻靖智,倉前 宏行,槌谷 和義
    • 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
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による新規無鉛圧電材料の状態図に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      甲斐智也,上辻靖智,槌谷和義
    • 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
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Multiscale Modelling of Multiferroic Composite Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Yasutomo Uetsuji, Takeshi Wada, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The 9th European Solid Mechanics Conference
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モルフォトロピック相境界における強誘電体のマルチスケール非線形解析2014

    • 著者名/発表者名
      岡 達也,上辻靖智,倉前宏行,槌谷和義
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による新規ペロブスカイト型酸化物の機能評価2014

    • 著者名/発表者名
      大門頼満,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による圧電材料の状態図に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      甲斐智也,上辻靖智,槌谷和義
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Multiscale nonlinear analysis of ferroelectric materials at morphotropic phase boundary2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Oka, Yasutomo Uetsuji, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The Fourth Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2014-10-10 – 2014-10-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First-principles study of novel lead-free piezoelectric materials2014

    • 著者名/発表者名
      Norimitsu Daimon, Yasutomo Uetsuji, Kazuyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      The Fourth Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2014-10-10 – 2014-10-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 強誘電体のマルチスケール非線形解析2014

    • 著者名/発表者名
      上辻靖智
    • 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
    • 年月日
      2014-07-18 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 機能材料工学研究室

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/med/~uetsuji/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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