| 研究課題/領域番号 |
24560085
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
成田 史生 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10312604)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 圧電強度・機能学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 電子複合材料 / 2次電池 / 電場・力学場相互干渉 / スマート材料システム / マイクロ・ナノデバイス |
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| 研究概要 |
本研究は，電子複合材料のワイドバンドギャップ化（高効率・非電力化）を目指し，2次電池を有するチタバリ系電子複合材料の性能に及ぼす材料・構造の影響を数値シミュレーション・実験両面から解明するものである．本年度は，検知・駆動用電極を有するチタン酸バリウム積層カンチレバーを取り上げ，圧電検知・応答挙動に関する理論的・実験的研究を進めている．また，高性能なチタバリ系電子複合材料を見出すため，検知・応答挙動に関するフェーズフィールドシミュレーション法（点欠陥考慮）の開発も進めている．得られた成果を要約すると以下の通りである．
1. 検知・駆動用電極を有するチタン酸バリウム（BaTiO3）層と銅（Cu）板からなるBaTiO3／Cu積層カンチレバーを作製し，交流電場を負荷して，先端たわみおよび出力電圧を計測した．また，有限要素解析を行い，先端たわみおよび出力電圧を求めて，実験結果に理論的検討を加えた．さらに，BaTiO3／Cu積層カンチレバーのたわみ・応力及び出力電圧・電力の交流電場・負荷抵抗依存性について検討中である．
2. チタバリ系強誘電材料を取り上げ，微視構造の適切なモデル化を行い，熱力学及びGinzburg-Landau理論に基づく結晶粒成長フェーズフィールド解析プログラムを開発・応用して，点欠陥導入による検知・応答機能向上について解明・考察中である．
3. 検知・駆動用電極を有するチタン酸バリウム層とリチウムイオン2次電池薄膜からなるチタン酸バリウム積層カンチレバーの圧電検知・応答及び発電・蓄電挙動解明を目指し，基礎的研究を進めている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
BaTiO3／Cu積層カンチレバーの圧電強度・機能評価法を開発し，出力電圧解明に成功している．また，出力電力に関する基礎データを取得している．
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| 今後の研究の推進方策 |
2次電池を有するBaTiO3／Cu積層カンチレバーの性能評価を行い，自己検知・記憶・応答機能を有する電子複合材料の設計指針提供を目指す．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度の研究費については，2次電池を有するBaTiO3／Cu積層カンチレバーの性能評価を行うため，試験片・治具や消耗品の購入経費，リチウム電池起電力計算シミュレータのバージョンアップ経費として効果的に使用していく予定である．
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