ニオブ系無鉛圧電セラミックスの荷電ドメイン壁とフェロイクス

铌基无铅压电陶瓷中的带电畴壁和铁质材料

• 批准号: 22H01773
• 负责人: 柿本 健一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01773/
• 关键词: 無鉛圧電体

圧電特性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運動と密接に関係するが、シングルナノスケールで金属的な導電現象があるとされる荷電ドメイン壁 (Charged Domain Wall, CDW)が電気機械物性に果たす役割が十分に理解されていない。さらに単結晶ではなく、結晶粒/粒界を含む複雑な材料組織の多結晶セラミックスにまで拡張できる議論自体が乏しい。本研究では、BaTiO3系の正方相セラミックス、(Na,K)NbO3系の斜方晶系セラミックスなどモデル材料とし、CDWの本質的な役割の理解とその制御の方法論を追求し、CDWの適正な導入の提案を含む学理の変革など、工業製品として多用途で使用される圧電体の高性能化に結びつける研究を実施する。そこで、この上記目的を達成するために、初年度は、セラミックスの焼成過程や分極処理法の制御によって、組成変性または微構造変化させたCDWの評価に相応しい試験材料を相当数準備した。他方、ドメイン壁の動きを捕捉する電気的な状態解析として、広温度域かつ高電界下で誘電緩和過程が観測できるインピーダンス分光法を駆使し、多結晶セラミックス特有の粒界および粒内情報も含めて、等価回路モデルと突合して評価した。併せて、透過型電子顕微鏡や圧電応答顕微鏡などを用いてセラミックス内部の局所構造におけるドメイン構造の特徴付けを進めた。以上の過程で得られた成果をとりまとめて、誌上および学協会で成果発表した。

压电特性与具有不同电化的方向分离区域（域）的域壁的运动密切相关，但是据说带电域壁（CDW）的作用，据说在单个纳米级上具有金属传导现象，尚不完全理解。此外，几乎没有讨论可以扩展到具有复杂材料结构在内的多晶陶瓷，包括晶粒/晶界，而不是单晶。 This research will use model materials such as BaTiO3-based tetragonal-phase ceramics and (Na,K)NbO3-based orthorhombic ceramics, and will pursue an understanding of the essential role of CDW and a methodology for controlling it, and will conduct research that will link the performance of piezoelectric bodies used in a variety of applications as industrial products, including changes in theory, including proposals for the proper introduction of CDW.因此，为了在第一年实现上述目标，通过控制陶瓷烘焙过程和极化处理方法，适用于经历了组成修饰或微结构变化的CDW的大量测试材料。另一方面，作为捕获域壁运动的电状态分析，我们使用了阻抗光谱，这允许在较宽的温度范围和高电场中观察到介电弛豫过程，并通过与等效电路模型的多晶陶瓷所独有的对接元素信息进行评估。此外，使用透射电子显微镜和压电响应显微镜表征了陶瓷内局部结构中的域结构。上述过程中获得的结果是在期刊和学术社会中汇编的。

项目成果

Activation of lead-free (Na,K)NbO3 piezoceramics using pulsed electric field

利用脉冲电场激活无铅 (Na,K)NbO3 压电陶瓷

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nozaki;A. Martin;R. Kobayashi;T. Nakayama;K. Kakimoto
• 通讯作者: K. Kakimoto

Local Structural Investigation of (Ba,Ca)(Zr,Ti)O₃ and Ca(Zr,Ti)O₃ by X‐Ray Fluorescence Holography

X射线荧光全息术研究(Ba,Ca)(Zr,Ti)O₃和Ca(Zr,Ti)O₃的局部结构

• DOI: 10.1002/pssb.202100609
• 发表时间: 2022
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: Yamamoto Yuta;Kimura Koji;Gadelmawla Ahmed;Kawamura Keisuke;Sugimoto Hina;Liu Donglin;Li Qiang;Yan Qingfeng;Khansur Neamul H.;Happo Naohisa;Kakimoto Ken‐ichi;Webber Kyle G.;Hayashi Kouichi
• 通讯作者: Hayashi Kouichi

ニオブ系圧電セラミックスにおける焼成雰囲気と荷電ドメイン壁構造

铌基压电陶瓷的烧成气氛与带电畴壁结构

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林凌太;漆原大典;Alexander Martin;柿本健一
• 通讯作者: 柿本健一