2019 年度研究成果報告書

非線形圧電振動評価法の確立と小型強力超音波デバイスへの応用

研究課題

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研究課題/領域番号	17H03189
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	機械力学・制御
研究機関	東京大学
研究代表者	森田剛東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60344735)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	強力超音波 / 非線形振動評価 / 圧電現象
研究成果の概要	圧電材料を強力超音波デバイスに応用するには、現在一般的に用いられている線形定数評価では不十分であり、非線形性が重要な指標となる。このような研究背景において、等価回路上で誘電率や力係数は線形として扱い、コンプライアンスや損失係数が応力に対する非線形性を持つことを見出した。この知見をもとに、(1)圧電材料のハイパワー特性評価法の確立と、(2)ランジュバン振動子の非線形振動解析、(3)小型超音波モータへの応用を実施することにより、本研究で目標とした非線形圧電振動評価法の確立と小型強力超音波デバイスへの応用についての成果を得ることができた。
自由記述の分野	強力超音波応用デバイス
研究成果の学術的意義や社会的意義	圧電材料評価における非線形振動の重要性を指摘し、圧電非線形振動の評価方法を確立した。この評価方法による測定結果を圧電材料製作方法にフィードバックすることにより、優れた圧電材料を実現することが可能になった。本研究では、その応用展開例としてランジュバン振動子と小型圧電モータを取り上げ、提案手法の妥当性を検証することを示した。この研究をさらに展開することにより、工学、化学、生物学、医療分野に現在広く応用されている強力超音波デバイスの性能向上に大きく貢献することが期待できる。