2019 Fiscal Year Annual Research Report
ニオブ系無鉛圧電セラミックスの高負荷耐性と酸素欠陥分布
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19H02431
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柿本 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境材料 / セラミックス / 電子・電気材料 / 無鉛圧電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧電セラミックスの機能は、電気分極の向きが異なる領域（ドメイン）を隔てるドメイン壁の移動や回転といった運動と密接に関係するが、その動きは欠陥や不純物によって容易にピン止めされる。本研究では、斜方晶由来のCharged（荷電）60°ドメイン壁をもつニオブ系無鉛圧電セラミックスを対象にする。ニオブ系は自発分極起源のNbO6八面体サイトと、これと電気的中立条件を満足するためのアルカリ元素から構成されたI-V系ペロブスカイト酸化物である。このニオブ系をモデル材料として、先端機器分析の相補的な組み合わせによる状態解析を行い、その評価解析結果を通じて、圧電体の疲労現象と酸素欠陥との関わりについて調べ、高負荷耐性の向上に結びつける新たな方策を探求する研究を実施する。
初年度は、I-V系ペロブスカイト酸化物のニオブ系特有のプロセス依存で導入された酸素欠陥とドメイン壁の存在と挙動、更には圧電体の高負荷耐性との相互依存性に関する研究を行うため、各種の変性ニオブ系の精密合成と疲労試験を実施した。アクセプター元素を適宜添加したニオブ系など、化学組成中の酸素欠陥量が異なると予想される各種サンプルを合成した。次に、これらのサンプルを単一および複数の負荷条件（熱／電／力）が共存した環境下に晒す疲労試験を実施した。
併せて、各サンプルに対して圧電応答顕微鏡観察、軟エックス線分光分析、ハイパワーインピーダンス分光分析、熱刺激電流分析などの先端機器分析も同時に進め、以上の過程で得られた成果をとりまとめて、成果発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度目的として掲げたモデル材料の合成、疲労試験の実施、機器分析による評価、が可能となる体制を整え、さらに各項目において初期的な成果を得ているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
特に機器分析評価を集中して実施し、各種先端機器分析の相補的な組み合わせによるマルチスケール相関解析に取り組む。
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