|
本研究の目的は、格子欠陥の空間分布に着目した材料開発により、高温において大電界で駆動できるアクチュエータ用圧電セラミックスを実現することである。圧電セラミックスの粒界付近にアクセプタイオンを偏在させた“ソフトコア-ハードシェル構造”を導入し、強誘電ドメインの運動性を制御すれば、従来のソフト材料と比較して圧電定数を大きく低下させることなく、より高温での駆動が可能になると期待される。昨年度は高いキュリー温度を有する非鉛圧電材料としてビスマスフェライト(BF)系の固溶体に着目し、これらの材料における格子欠陥・微細構造と圧電特性との関係性を調査した。今年度は、欠陥分布制御のモデル材料としてチタン酸バリウム(BT)を選択し、ソフトコア-ハードシェル構造を有するBT焼結体の作製とその圧電特性の評価を試みた。無添加BT(ソフト材料)の多孔体をMn添加BT(ハード材料)のゾル溶液に含浸させ、乾燥・焼成することでMnイオンを粒界付近に偏在させたBT焼結体の作製を試みた。組成分析により、同材料においてMnイオンが焼結体の粒界近傍に多く存在している可能性が示唆された。分極処理を施した試料を低温から高温に向かう各温度で熱処理して圧電定数の熱処理温度依存性を調べたところ、Mn溶液でコートした焼結体では無添加のBT焼結体と比較して熱処理による圧電定数の低下度合いが小さく、より高温まで圧電性が保たれることがわかった。この結果より、ソフトコア-ハードシェル構造が高温での分極状態の安定化に有効であることが示唆された。この結果を初年度に調査したBF系材料に適用すれば、300℃を超える高温まで使用可能な圧電セラミックスの実現につながると期待される。
|
