★☆★圧電セラミックスの圧電特性を評価したい★☆★

質問

圧電セラミックスの圧電特性を評価したいのですが通っている大学にそのようなカリキュラムがなく文献等を参考にしているのですが詳しくは記載されていないので概要を教えていただきたく質問させていただきます。
作製した試料を
１．分極する方法
２．電気機械結合係数の算出
３．圧電定数を測定

以上の項目で圧電特性を評価したいです。

・分極する方法はどのような環境（空気中？６０℃のシリコンオイル中？）でどのくらいのkV/mmの電界を何分ほど印加すれば良いのか？

・電気機械結合係数の算出はどのようにするのか？

・圧電定数を測定するにはd33メーター必要らしいのですが市販されているものを購入すればよいのか？
・金額はいくらくらいのものなのか？
・または自作の回路で測定できるのか？

理解しておられる方、１つ回答でも結構ですので、
よろしくお願い致します。

回答No.2

regretful · ベストアンサー

１年ほど前に、圧電セラミックスの研究をしていました。

１、分極の方法は、約１１０～１２０℃のシリコンオイル中で、分極方向のセラミックスの厚み１ミリあたり約３キロボルトの直流電圧を印加します。ですので、高出力の電圧源が必要になります。あと、高電圧ですので取り扱いには十分注意する必要があります。

２、電気機械結合係数の求め方は、振動モードが異なるので、一概にはかけません。ぶっちゃけて説明すると、機械的に蓄えられたエネルギー⇔電気的に蓄えられたエネルギーの変換効率を指していますから、

K^2=(与えたエネルギー）／（生じたエネルギー）です。

でも、これじゃいい加減すぎるので、下に紹介するＵＲＬを参考にしてください。
http://www.fujicera.co.jp/product/j/01/06.html

３、圧電定数を測定するためには、少なくとも圧電材料のＬ，Ｒ，Ｃ及び共振周波数、反共振周波数を測定しなければいけません。例えばこういう測定機器がありますが、個人で購入するにはべらぼうに高いですよ。

http://www.toyo.co.jp/fce/index.html?OVRAW=%E5%9C%A7%E9%9B%BB%E5%AE%9A%E6%95%B0%20%E6%B8%AC%E5%AE%9A%E6%A9%9F%E5%99%A8&OVKEY=%E5%9C%A7%E9%9B%BB%20%E5%AE%9A%E6%95%B0%20%E6%B8%AC%E5%AE%9A&OVMTC=advanced

圧電定数を測定するためには、計測する機器とそれを出力するパソコンが必要になりますね。出力するプログラムは自作することも可能ですが（私の研究室ではＶＢを使用していました）、計測する機器は自作では不可能でしょう。

あと、参考ＵＲＬに圧電について詳しく書いてあるのでみてください。

参考URL：

http://www.geocities.jp/kusumotokeiji/yougo.htm

お礼

ありがとうございます。とても勉強になります。まだまだ自分の力のなさを感じてしまいました。

回答No.3

higenotojo

電気機械結合係数の算出方法と、圧電定数の測定方法は、日本電子材料工業会規格ＥＭＡＳ６１００に載っています。
測定にはインピーダンスアナライザを使用するのが一般的ですが、大学であれば、可変発信器と周波数カウンタと高周波の電圧計があれば、定電圧回路や定電流回路を組むことによって可能です。
また、共振周波数の帯域が測定可能なネットワークアナライザがあれば、同様に測定が可能です。

回答No.1

masudaya

私も詳しくないのですが,
[圧電材料とその応用]塩嵜 ISBN4-88231-777-X \4000
[超音波]中村 ISBN4-339-00357-3 \3300
[弾性波デバイス技術]ISBN4-274-03630-8 \7500
[弾性波素子技術ハンドブック]ISBN4-274-03365-1 \27184
などはどうでしょうか.大きな本屋さんで比較してみてよく合うものを選んでみてはどうでしょうか？

お礼

ありがとうございます。早速調べて参考にしたいと思います。