圧電セラミックスの繊維強化によるユニークな機能発現

通过压电陶瓷的纤维增强表现出独特的功能

基本信息

批准号：
18656197
负责人：
若島健司
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、1250℃レベルの高温焼成により作製した一方向整列アルミナリボン強化PZT厚膜について、少なくとも|d_<32>-d_<31>|=20pn/V程度の面内圧電異方性(d_<31>=-(85±5)pm/V、d_<32>=-(105±5)pm/V)が発現すること、また、この一方向強化ラミナによる[+45°/-45°]反対称斜向積層"捩れ"バイモルフの短冊状供試体(長さ=30mm、幅=4mm、厚さ=300μm)は、印加電圧V_<p-p>=10Vで150kHz近傍に鋭い共振応答が現れることを再確認し、以前に考案した独自の解析モデル(Mater.Sci.Forum,Vols.475-479(2005)2083-2088)を用いて、弾性率、誘電率、電気機械結合係数を含む一連の結果の妥当性を検討した。一方、フレキシブルポリマー基板として選択した耐熱ポリイミド(PI)フィルムにおける500℃レベルでの低温焼成に関しては、PZT粉末とアルミナ粉末のバインダーとして各々の前駆体であるMOD(Metal-Oxide Decomposition)溶液、またはコロイダルシリカ水溶液(Cerama-Bind ^<TM>644;AREMCO社)を用いて試行錯誤的に様々な作製プロセスを検討し、また、PI基板と焼成厚膜との良好な密着性を確保するうえで極めて効果的であったPIフィルムの表面改質剤シリカ"ナノ"粒子分散ポリアミック酸溶液(コンポセラン^<TM>;荒川化学工業)を用い、Ni粉末を充填した内部電極層の作製を試み、種々の問題点を把握した。特に、バインダーの固化収縮により導入される空隙は、必然的に焼成体の弾性率や誘電率の低下をもたらすが、空隙率が同じでも、空隙の三次元的な連結性の違いによって、それらの物性値は異なることを明らかにした。

继去年的基础上，我们在1250℃高温烧制而成的单向排列氧化铝带增强PZT厚膜，其面内压电各向异性至少为|d_<32>-d_<31>|=20pn/V。 ℃级。 (d_<31>=-(85±5)pm/V, d_<32>=-(105±5)pm/V) 并且由于这种单向增强层[+45°/ -45°]反对称对角层压“扭”双我们再次确认，Morph 条形样品（长度 = 30 mm，宽度 = 4 mm，厚度 = 300 μm）在施加电压 V_<p-p> = 10 V 时在 150 kHz 附近表现出尖锐的谐振响应。使用分析模型（Mater.Sci.Forum，Vols.475-479（2005）2083-2088），我们检验了包括弹性模量、介电常数和机电耦合系数在内的一系列结果的有效性。另一方面，对于选择作为柔性聚合物基材的耐热聚酰亚胺（PI）薄膜的500℃水平的低温烧成，MOD（金属氧化物分解）溶液或胶态二氧化硅水溶液（Cerama-Bind） ^<TM>644;AREMCO）我们通过反复试验研究了各种制造工艺，发现PI对于确保PI基板和烧制厚膜之间的良好粘附性非常有效。我们尝试制造填充有Ni的内部电极层。使用膜表面改性剂二氧化硅“纳米”粒子分散的聚酰胺酸溶液(Compoceran TM ；荒川化学工业株式会社)对粉末进行了改性，发现了各种问题。特别是，由于粘结剂凝固和收缩而引入的空隙不可避免地导致烧成体的弹性模量和介电常数下降，但即使空隙率相同，烧结体的三维连通性也存在差异。空洞原因据透露，物性值不同。