圧電デバイスの強度・機能特性と信頼性・耐久性評価
圧電材料システムの信頼性・耐久性評価のための数値シミュレーション・実験手法に関する基礎的事項を学び、実際の圧電デバイスの強度・機能設計に活用するための応用能力を修得する!!
主催:R&D支援センター
日時:平成22年10月29日(金) 12:30〜16:30
≪講座趣旨≫
航空機・宇宙構造物・ロボット・医療機器等に用いられる電子デバイス・MEMSへの圧電応用を考える場合,圧電材料・薄膜中には大きな電場が印加され,大きなひずみが誘起されてかなりの機械的応力が発生し,電極端近傍の応力・電場集中領域では,局所分極回転によるヒステリシス特性が示されている。
また,ソフト系圧電材料の場合には,応力・電場集中領域で分域壁が移動し易くなるため,分極が容易になって圧電・誘電定数が増大する。さらに,圧電材料・薄膜は,以前より電子デバイス・MEMSとして実用化が図られているにもかかわらず,電場の影響を考慮した応力・変形状態や破壊・疲労に関する研究は非常に少ない現状にある。
本講演では,以上の点に鑑み,圧電材料システムのメゾ電気破壊・力学および強度・機能設計に関する基礎的事項を取り上げ,現在までの研究状況について概説を行う。また,圧電デバイスの信頼性・耐久性評価の現状についても言及する。
≪プログラム≫
1.はじめに
2.圧電材料システムの電場・力学場の相互干渉と基礎式
3.圧電デバイスの特性試験・評価
3-1.圧電アクチュエータの曲げ
・たわみに及ぼす直流電場および分極回転の影響
・動的たわみに及ぼす交流電場および分域壁移動の影響
3-2.傾斜機能圧電トランスデューサの曲げ
・感知・応答特性 ・音圧・自己センシング特性
3-3.圧電トランスの周波数特性
3-4.圧電コンポジットの静的・動的応答特性
4.電極端近傍における電気力学場集中
4-1.表面電極
4-2.内部電極
4-3.多層圧電アクチュエータ
4-4.部分分極アクチュエータ
5.き裂の挙動に及ぼす電場の影響
5-1.き裂面電気的境界条件
5-2.面外せん断問題
5-3.平面ひずみ問題
5-4.軸対称問題
5-5.電気弾性波散乱
・圧電セラミックス ・圧電積層材料 ・圧電繊維複合材料
5-6.衝撃応答
6.電気破壊・変形特性
6-1.圧子圧入試験・評価(Indentation Fracture法)
6-2.改良型小型パンチ試験・評価(Modified Small Punch法)
6-3.予き裂導入破壊試験・評価(Single Edge Precracked Beam法)
6-4.ダブルトーション試験・評価(Double Torsion 法)
6-5.その他の破壊試験・評価
7.電気疲労特性
7-1.静疲労試験・評価
7-2.繰返し疲労き裂進展試験・評価
7-3.動疲労試験・評価
7-4.その他の疲労試験・評価
8.電気破壊力学の設計および信頼性・耐久性評価への応用
9.おわりに
【質疑応答・名刺交換・個別相談】