圧電デバイスの強度・機能特性と信頼性・耐久性評価

セミナータイトル

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！！

圧電デバイスの強度・機能特性と信頼性・耐久性評価

セミナー概要

講座の内容

【必要基礎知識】

　電磁気学、材料力学、材料科学、計算力学（有限要素解析等）、材料試験法についての基礎的な理解を必要とする。

【習得できる知識】

　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。

【講座の趣旨、ポイント】

　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】