ビスマス系非鉛ペロブスカイトを用いた粒子配向型積層セラミックアクチュエータの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760643
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 永田 肇 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70339117)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 非鉛圧電セラミックス / チタン酸ビスマスカリウム / 積層セラミックアクチュエータ / 粒子配向セラミックス

研究概要

現在、圧電セラミックスの主流はPb(Zr,Ti)O3(PZT)であり、多くの酸化鉛(PbO)を含んでいることから、環境に優しい非鉛圧電材料の開発が求められている。標題のビスマス系ペロブスカイト構造をもつ(Bi1/2K1/2)TiO3 [BKT]は、キュリー温度Tcが約400oCと比較的高く、圧電定数d33も約100 pC/Nと非鉛系の中では比較的大きいことから、非鉛圧電アクチュエータ材料の候補として注目を集めている。本研究課題では、このBKTセラミックスに着目し、温度補償型・非鉛積層圧電アクチュエータを試作し、BKTの持つ性能を充分に発揮した積層体が得られることを実験的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Key Engineering Materials, Piezoelectric Properties and Electric Field- Induced-Strains of Textured (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3- BaTiO_3 Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Kawada, Yuji Hiruma, Hajime Nagata, and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XIIV 巻: Vol. 566 ページ: 50-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and electrical properties of potassium excess and poor (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya TABUCHI, Hajime NAGATA, Tadashi TAKENAKA
  • 雑誌名: Journal of The Ceramic Society of Japan 巻: Vol. 121 ページ: 623-626
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Electrical Properties of Multilayer Ceramic Actuator Using Lead-Free (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, Kazuya Tabuchi, and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 52 ページ: 09KD05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Starting Raw Materials for Fabricating Dense (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Tabuchi, Yuta Inoue, Hajime Nagata and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: Vol. 457 ページ: 124-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excess Potassium and Microstructure Control for Producing Dense KNbO_3 Ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeki. Sato, Yuji Hiruma, Hajime Nagata and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: Vol. 37 ページ: 65-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Electrical Properties of Mn-Doped KNbO_3 Ceramics Synthesized from KHCO_3 as a Starting Material (2012)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, Nobutaka Yawata, Shigeki Sato and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 51 ページ: 09LD05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Dense KNbO_3 Ceramics Derived from KHCO_3 as a Starting Material (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, Shigeki Sato, Yuji Hiruma, and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 5 ページ: 011502
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature and High-power Piezoelectric Characteristics for (Bi_<0.5>Na_<0.5>)TiO_3- based Lead-Free Piezo- electric Ceramics
  • 著者名/発表者名: Shinya Someno, Hajime Nagata, and Tadashi Takenaka
  • 雑誌名: Journal of The Ceramic Society of Japan 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3セラミックスの焼結性及び電気的諸特性に及ぼす添加物効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 染谷拓巳、田渕量也、永田肇、竹中正
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶応大学(東京)
  • 年月日: 20140317-19
• [学会発表] (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3セラミックスの焼結性と電気的諸特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田渕量也,永田肇,竹中正
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜(神奈川)
  • 年月日: 20131209-11
• [学会発表] Fabrication and Electrical Properties of Dense (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramics and Their Multilayer Actuator (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nagata, K. Tabuchi, T. Takenaka
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Advanced Electromaterials
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20131112-15
• [学会発表] Historical Overview and Current Developments of Lead-free Piezoelectric Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, and Tadashi Takenaka
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 10)
  • 発表場所: Coronado, USA
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3セラミックスのカリウム量の変化による電気的諸特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田渕量也,永田肇,竹中正
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 20130317-19
• [学会発表] Fabrication and Electrical Properties of Potassium Excess or Poor (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Tabuchi, Hajime Nagata, Tadashi Takenaka
  • 学会等名: The 8th Asian Meeting on Ferroelectrics
  • 発表場所: Pataya, Thailand
  • 年月日: 20121209-14
• [学会発表] (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3セラミックスの焼結性に及ぼす出発原料の粒子径効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上雄太,田渕量也,永田肇,竹中正
  • 学会等名: 第32回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 20121026-27
• [学会発表] Excess Potassium Effects for Fabricating Dense KNbO_3 and (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, Kazuya Tabuchi, Nobutaka Yawata, Tadashi Takenaka
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] Fabrication and Electrical Properties of Dense (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramic (2012)
  • 著者名/発表者名: Hajime Nagata, Kazuya Tabuchi, Tadashi Takenaka
  • 学会等名: ISAF ECPAD PFM 2012
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 20120709-13
• [学会発表] Fabrication and Electrical Properties of dense (Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 Ceramics Synthesized from KHCO_3 as a Starting Material (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Tabuchi, Hajime Nagata, Tadashi Takenaka
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120626-28
• [学会発表] KHCO_3を用いた(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3の作製と電気的諸特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田渕量也,井上雄太,永田肇,竹中正
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 20120315-18