| 研究概要 |
我々は、今までの研究に基づいて、(Na0.5K0.5)NbO3母材にATiO3(A = Bi0.5K0.5, Bi0.5Na0.5, Bi0.5Li0.5)及びBZrO3(B=Ba, Sr, Ca)を同時に導入した(1-x-y)(Na0.5K0.5)NbO3-xATiO3-yBZrO3（NKN-AT-BZ）固溶体を作成し、正方晶／菱面晶相境界(MPB)の形成により、ニオブ系鉛フリー圧電セラミックスの圧電特性を大幅に向上させたことに成功した。実用化のために、微量希土類元素或いは遷移金属元素の添加により局所構造及び強誘電ドメインを制御することによって材料の圧電特性を調整することが必要不可欠である。しかし、NKN-AT-BZ固溶体の特性における微量元素添加の効果はまだ不明である。そこで、実用化水準のニオブ系鉛フリー圧電セラミックスを設計・創製するため、NKN-AT-BZ固溶体の組成に対して、系統的な実験を通して、各々添加元素の効果を明らかにする必要がある。
平成24年度は、主に（１）NKN-Bi0.5K0.5T-BaZ固溶体の圧電特性に希土類元素・銅などの元素添加効果；（２）NKN-Bi0.5Li0.5T-BaZ固溶体の圧電特性の温度依存性 を調べた。また、圧電特性の最も高い試料を用いて、バイモルフ型アクチュエータを作成し、その動作を確認した。
結果としては、（１）NKN-Bi0.5K0.5T-BaZ固溶体の圧電特性は、ドナー（例えば、希土類元素酸化物）添加によりソフト化され、アクセプター（例えば、酸化銅）添加によりハード化され、鉛系と類似した振る舞いを示す；（２）NKN-Bi0.5Li0.5T-BaZ固溶体のMPB組成の圧電特性は室温付近に最大値を示すが、MPB組成より少しずれる組成の圧電特性は-20-100度温度範囲で高い値とリニア温度変化を示すこと がわかった。
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