| 研究概要 |
本研究は,環境適合型次世代知能電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行うものである.本年度は,昨年度までの理論的・実験的検討結果を踏まえ,解析モデル及び試験方法の妥当性を詳細に検討し,新たな解析・実験を行った.得られた成果を要約すると以下の通りである.
1.(1)き裂を有する圧電セラミックスの平面ひずみ問題を取り上げ,電気破壊力学的挙動を解明した.また,き裂近傍電気弾性場に注目し,き裂面電気的境界条件についても考察を加えた.さらに,き裂近傍における局所分域回転を考慮した有限要素解析法を開発し,圧電材料システムの非線形電気破壊力学的挙動解明に成功した.
(2)片側縁き裂を有する圧電セラミックスを対象に,電場下における三点曲げ繰返し疲労き裂進展試験及び有限要素解析を行い,疲労き裂進展速度に及ぼす電場の影響を解明した.また,圧電セラミックスの動疲労挙動に及ぼす電場の影響についても同様に検討し,一部興味ある結果を得ている.
(3)圧電薄膜システムの電極端近傍応力集中による劣化・破壊挙動や電場集中による絶縁破壊挙動解明を目指し,基礎的研究を進めている.また,圧電薄膜の圧電・誘電特性評価方法についても検討中である.
2.(1)傾斜機能圧電トランスデューサの曲げ試験及び有限要素解析を行い,感知・応答特性に及ぼす電気力学的負荷及び分域壁移動の影響を明らかにした.
(2)部分分極を有する多層圧電薄膜アクチュエータの応答特性に関する数値シミュレーション・実験を行い,電場誘起変位及び表面・内部電極端近傍の電気力学場に及ぼす分域回転の影響を解明した.
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