2019 Fiscal Year Annual Research Report
Application of electrophoretic method to forming of functionally graded piezoelectric materials and its strength characteristics
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17K06060
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
楠川 量啓 高知工科大学, システム工学群, 教授 (60195435)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 圧電セラミックス / 電気泳動法 / 傾斜機能 / ３点曲げ強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気泳動堆積法（EPD）により成形した圧電セラミックスに対して，成形体の常温乾燥後に加圧する工程を追加することで焼結後の強度向上を試みた．本研究で用いている0.55PNN-0.45PZT（以下A材）および0.15PNN-0.85PZT（以下B材）の2種類の圧電セラミックス単一のEPD成形材をそのまま焼結した場合，内部に空隙など欠陥が多数含むことになり，B材では3点曲げ強度が通常の加圧成形材に比べて40%程度まで低下する．しかしながらEPD成形後に90MPaで加圧後焼結した材料は，A材で56.2 MPa（通常の加圧成形材の80%），B材で57.4 MPa (通常の加圧成形材の78%)と強度を向上させることができた．
また，PNN-PZT傾斜機能圧電材料成形を目的としたEPD装置の改良を行い，A材100%からA材:B材=70:30への連続的に組成を変えた傾斜機能化を試みた．昨年度までの研究において，A材およびB材の混合割合を変更した懸濁液を段階的に変えながら成形を行うと，懸濁液変更時に空隙が形成されるため，これが強度低下の一因であることが分かった．今回，各セラミックス仮焼粉を再度細粒化する工程を加えるとともに，懸濁液槽と堆積槽の配置を工夫し，均一な懸濁液を堆積槽に連続的に投入させることが可能となった．このEPD傾斜機能化成形後，常温で乾燥した後に90MPaの加圧を加えた材料の焼結材について3点曲げ強度を求めた結，EPD成形のみの材料と比較して約3倍の60.5 MPa の強度を得ることができた．
この傾斜機能圧電セラミックスを10.0×7.0×1.37mmの寸法に加工し， 150℃で3kV/mm，30 min の分極処理を行い，片持ちはり型のモノモルフアクチュエータを作製した．これに200 V ，50～1800 Hzの交流電圧で駆動させたときの変位出力を測定した結果，EPD成形のみの材料を用いた同タイプのアクチュエータに対し，４倍以上の変位が出力できることが分かった．
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Research Products
(1 results)
