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圧電セラミックスの信頼性評価に関する研究

平成22年10月21日

システム科学技術学部 機械知能システム学科 准教授 岡安 光博

現在、圧電セラミックスは様々な電気機械部品に使用されている。圧電セラミックスは材質や材料形状に応じた固有振動数を有しており、印加電圧の周波数を一致させると共振する。この共振周波数で圧電セラミックスを振動させると大きな振動振幅が得られ、電流が最大限流れる。この特徴を活かしエネルギー材料として注目されている。しかし長時間圧電セラミックスを使用すると材料内にひずみが蓄積されるため、負荷が小さい場合でも材料損傷が起こる。そこで圧電セラミックスの材料損傷に関する調査が必要になる。今まで圧電セラミックスの損傷に関する研究を行い、様々な研究成果を下記の研究論文にまとめてきた。下図は材料損傷の要因である分域反転調査結果である。

・Influence of Domain Orientation on the Mechanical Properties of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics, J Eur Ceramic Soc, (2011), In Press.
・Domain Switching Characteristics of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics during Mechanical Compressive Loading, J Eur Ceramic Soc, (2011), In Press.
・In Situ Measurement of Material Properties of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics during Cyclic Mechanical Loading, J Eur Ceramic Soc, 30(2010)1445.
・Fatigue Failure Characteristics of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics, J Eur Ceramic Soc, 30(2010)713.
・Observation of Failure and Domain Switching in Lead Zirconate Titanate Ceramics, J Solid Mech Mater Eng, Special Issue on M&M2009, 4(2010)426.
・Temperature Dependence of the Fatigue and Mechanical Properties of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics, Int J Fat, 31(2009)1254.
・Damage Characteristics of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramic during Cyclic Loading”, Int J Fat, 31(2009)1434.
・Effects of Silver-Based Metal Electroplate on Fatigue Properties of PZT Ceramics, Int J Fat, 30(2008)1115.

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