• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

強誘電体化合物の電気熱量効果の固体冷却素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26420684
研究機関湘南工科大学

研究代表者

眞岩 宏司  湘南工科大学, 工学部, 教授 (50229283)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード電気熱量効果 / 強誘電体 / セラミックス / 冷却技術
研究実績の概要

電気熱量効果に関する研究結果を以下に示す。
PZTやBaTiO3セラミックスで電気熱量効果による電場印加に伴う温度変化を直接観察することに成功した。分極ヒステリシス、電界誘起歪曲線、電界―温度曲線を測定し、電気熱量効果がほぼ分極挙動によって支配されていることを実験的に示した。また、温度変化の実測値が分極の温度変化から推定される値に近いことも実験的に示した。これに加え、鉛を含まない化合物であるLiNbO3結晶の電気熱量効果による電界―温度曲線を初めて測定した。これらの結果はエネルギー消費を抑える冷却技術へ応用することができ、将来的に低酸素社会の実現につながる実験結果といえよう。
振動エネルギーハーベスティングでは、非鉛強誘電体BaTiO3セラミックスにMnを添加したセラミックスで比較的大きなエネルギーを回収できることを示した。また、熱エネルギーハーベスティングでは非鉛強誘電体BaTiO3セラミックスにZrを添加したBZTセラミックス比較的大きな焦電特性と回収エネルギーが得られることを見出した。また、これらの点を走査型プローブ顕微鏡により、ナノスケールでの分極挙動の違いと関連することを明らかにした。さらに、非鉛強誘電体(K,Na)NbO3(KNN)セラミックスにFeを添加することで、より多くの振動エネルギーを回収できることを明らかにした。また、熱間静水圧プレス(Hot Isostatic Pressing, HIP)により、KNNセラミックスが、800℃以下の最高プロセス温度で合成しても圧電性を示すセラミックスが得られることを見出している。

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

基本的な物性の評価には成功している。比較的成果には興味がもたれており、招待講演も行っている。

今後の研究の推進方策

今後は温度変化の大きな材料を探索するともにプロトタイプ冷却素子の製作を目指す。
成果の公表に努めるとともに協力できる研究機関を見つけ、実用化につながる研究成果をだす。

次年度使用額が生じた理由

研究材料を無償で提供されたことにより、消耗品の購入が先送りできた。

次年度使用額の使用計画

研究成果の公表と消耗品を購入しての研究

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Dielectric and electromechanical properties of (K,Na)NbO3 ceramics prepared by hot isostatic pressing.2016

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa
    • 雑誌名

      Ferroelectrics

      巻: 491 ページ: 71-78

    • DOI

      10.1080/00150193.2015.1071610

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of Electrocaloric Properties by Indirect Estimation and Direct Measurement of Temperature–Electric Field Hysteresis Loops.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 54 ページ: 10NB08

    • DOI

      10.7567/JJAP.54.10NB08

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Energy Harvesting using PLZT and Lead-free Ceramics and their Piezoelectric Properties on the Nano-scale.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa, T. Jia, and H. Kimura
    • 雑誌名

      Ferroelectrics

      巻: 475 ページ: 71-81

    • DOI

      10.1080/00150193.2015.995518

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved piezoelectric and energy harvesting characteristics in lead-free Fe2O3 modified KNN ceramics.2015

    • 著者名/発表者名
      I. Coondoo N. Panwar H. Maiwa and A. L. Kholkin
    • 雑誌名

      Journal of Electroceramics

      巻: 34 ページ: 255-261

    • DOI

      10.1007/s10832-015-9983-z

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrocaloric properties of PZT- and BaTiO3- based ceramics and LiNbO3 crystals2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa, N. Tsutsui and W. Sakamoto
    • 雑誌名

      2015 Joint IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities and Piezoelectric Force Microscopy Workshop, ISAF/ISIF/PFM 2015

      巻: 7172685 ページ: 124-127

    • DOI

      10.1109/ISAF.2015.7172685

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Electrocaloric Properties of PZT-based and Lead-free Ceramics2016

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa
    • 学会等名
      BIT's 2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016
    • 発表場所
      Grand Copthprne Waterfront Hotel, Singapore
    • 年月日
      2016-03-04 – 2016-03-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrocaloric Properties of PZT-based ceramics, BaTiO3 ceramics and PMN-PT Crystals.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Guangzhou Meeting 2015
    • 発表場所
      Guangzhou, China
    • 年月日
      2015-12-03 – 2015-12-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrocaloric properties of PZT-based ceramics, PVDF films and PMN-PT crystals.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa
    • 学会等名
      11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications (CMCEE11)
    • 発表場所
      Vancouver, B.C., Canada
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Advanced Ceramic Processing, InTech, Croatia, November, 2015 pp. 139-150.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Maiwa and others
    • 総ページ数
      150
    • 出版者
      InTech, Croatia
  • [図書] エネルギーハーベスティングの設計と応用展開2015

    • 著者名/発表者名
      眞岩宏司、他
    • 総ページ数
      241
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 電気特性の測定、評価とデータ解釈2015

    • 著者名/発表者名
      眞岩宏司、他
    • 総ページ数
      481
    • 出版者
      技術情報協会

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi