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2015 年度 実績報告書

高性能高Tc非鉛圧電材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26289245
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

任 暁兵  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 上席研究員 (50292529)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード誘電体物性 / 非鉛圧電 / 圧電材料
研究実績の概要

昨年度に構築した三重点MPB理論を通して、非鉛圧電材料における巨大圧電効果の起源を解明し、高性能の非鉛圧電材料の創出指針を確立した。この指針を高キュリー温度を持つ材料系に応用し、高電圧特性を持ち、なおかつ高キュリー温度を有する非鉛圧電材料の設計方針を探った。具体的には以下の成果が得られた。
・三重点MPB理論を応用して高圧電かつ高Tc特性を有する実用的な材料の開発に成功した。PZT代替効果を評価する初期的な実験も行った。
・上記で設計した高Tc高圧電材料の最適化を行い、d33meterによる圧電物性、誘電率測定による誘電性、XRDによる構造解析、TEMによるドメイン構造解析等の実験を行い、新規圧電材料の物性評価を行った。
・高Tcを有するKNN系のドメイン構造を解析し、高Tc系におけるドメインの圧電への寄与を明らかにした。

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

目標である高電圧かつ高Tc特性を有する実用的な材料の開発に成功した。

今後の研究の推進方策

H27年度で開発した高圧電かつ高キュリー特性を持つ新規材料の圧電特性の解明のため、
高分解電子顕微鏡その場観察を用いて、MPB付近の微細組織及び温度、組成、外場依存性を調べ、巨大圧電効果と微細組織の関係を明らかにしていく。また、新規高材料を既存のPZTを用いたセンサーまたはアクチュエーターに組み込み、PZTの代替効果を検証していく。

次年度使用額が生じた理由

今年度においては、国際会議への出席が予想より少なかった事と海外出張に関しては、相手機関負担の出張が主だった為、旅費とその他(参加費等に使用する予定であった)の費目について、予算がほぼ残る形となった。また、物品費についても、機器の故障や買替などが最小限で済んだので予算を下回る結果となった。よって次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

精密変位計など装置の修理費
国際会議出張旅費
高純度材料、実験消耗品

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件)

  • [国際共同研究] 西安交通大学/浙江大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      西安交通大学/浙江大学
  • [雑誌論文] Strain glass state as the boundary of two phase transitions2015

    • 著者名/発表者名
      Zhijian Zhou,Jian Cui, Xiaobing Ren
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 ページ: 13377-1

    • DOI

      10.1038/srep13377

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transition sequence in Pb-free 0.96(K0.5Na0.5)0.95Li0.05Nb0.93 Sb0.07O3−0.04BaZrO3 ceramic with large piezoelectric response2015

    • 著者名/発表者名
      J. Gao, S. Ren, Le Zhang, Y. Hao, M. Fang, Ming Zhang, Ye Dai, Xinghao Hu, Dong Wang, Lisheng Zhong, Lisheng Zhong, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 107[3] ページ: 032902-1

    • DOI

      10.1038/srep13377

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new mechanism for low and temperature-independent elastic modulus2015

    • 著者名/発表者名
      Zhang Liangxiang, Wang Dong, X. Ren, Wang Yunzhi
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 ページ: 11477-1

    • DOI

      10.1038/srep11477

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient-temperature high damping capacity in TiPd-based martensitic alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Dezhen Xue, Yumei Zhou, Xiangdong Ding, K. Otsuka, Turab Lookman, Jun Sun, X. Ren
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process.

      巻: 632 ページ: 110-119

    • DOI

      10.1016/j.msea.2015.02.058

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transitions and phase diagram of Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 Pb-free system by anelastic measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Dezhen Xue, Jinghui Gao, Yumei Zhou, Xiangdong Ding, Jun Sun, Turab Lookman, X. Ren
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 117[12] ページ: 124107-1

    • DOI

      10.1063/1.4916713

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Large piezoelectricity in Pb-free 0.96(K0.5Na0.5)0.95Li0.05Nb0.93Sb0.07O3−0.04BaZrO3 ceramic: A perspective from microstructure2015

    • 著者名/発表者名
      Jinghui Gao, Y. Hao, S. Ren, T. Kimoto, M. Fang, Huiying Li, Yu Wang, Lisheng Zhong, Shengtao Li, X. Ren
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 117[8] ページ: 084106-1

    • DOI

      10.1063/1.4913454

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of an Isothermal R -Martensite Formation in Ni-rich Ti-Ni Solid Solution: Crystallization of Strain Glass2015

    • 著者名/発表者名
      Yuanchao Ji, Dong Wang, Xiangdong Ding, K. Hono, X. Ren
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114[5] ページ: 055701-1

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.114.055701

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural origin for the local strong anisotropy in melt-spun Fe-Ga-Tb: Tetragonal nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, Shanshan Hu, GuohuaBai, MiYan, Yunhao Lu, HuiyingLi, Xiaoling Peng, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106[11] ページ: 112401-1

    • DOI

      10.1063/1.4915308

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of martensitic transformation in Fe50Mn23Ga27 by local symmetry breaking2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, Xiaolian Liu, Mi Yan, Chen Wu, S. Ren, Huiying Li, Minxia Fang, Qiu Zhiyong, X. Ren
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106[21] ページ: 211903-1

    • DOI

      10.1063/1.4921928

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2017-01-06  

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