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高分子圧電材料と無機圧電セラミックスの基礎から応用    
Fundamental Study of Piezoelectric Polymers and Ceramics, and their Application
[コードNo.2014T946]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 田實佳郎
■体裁/ B5判 236ページ
■発行/ 2014年9月30日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 69,120円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0972-9

 
★無機圧電セラミックスの市場規模は国内外で今や1000億円以上!
★ウェアラブル端末時代の到来により高分子圧電材料への期待が高まる!
★無機・高分子圧電材料の基礎から応用、その歴史を最前線の研究者が解説!

キーワード

セラミックス/キラル高分子/無機圧電材料/有機圧電材料/強誘電体/薄膜/厚膜/単結晶/ポリ乳酸/ふっ素/PZT/非鉛圧電材料/PVDF/ポリ尿素/PLA/生体材料/スマート材料/エネルギーハーベスティング/環境発電/遮音/タッチパネル/スマートフォン/ウェアラブルエレクトロニクス/センサ/トランスデューサー/モニタリング/ヘルスケア

刊行にあたって

 本書は無機圧電セラミックス、圧電性高分子、そしてそれらの現在進む応用を解説した編から構成されている。原稿をいただいた先生方は現在考えうる最高の執筆陣と言っても過言ではない錚々たる方々である。ある読者の方々は無機圧電セラミックスの研究の基礎から応用と重厚な構成に驚かれると思う。と同時に圧電性高分子の解説がほぼ本書の半分をしめ、応用編ではむしろ多いことに目を見張るのではないだろうか。圧電性高分子は今熱い季節を迎え、モバイル機器がwearable端末へと進化したこのときに、いよいよその透明性、柔軟性という高分子らしさを活かし、主役になりつつある。
 今後の高分子圧電体のさらなる目を見張る発展を望み、次代へつながるその一助に本書がなることを切に願いたい。

「はじめに」より

著者一覧

田實佳郎関西大学
塩嵜忠奈良先端科学技術大学院大学
木村雅彦(株)村田製作所
永田肇東京理科大学
神野伊策神戸大学
武田博明東京工業大学
和田智志山梨大学
深田栄一(一財)小林理学研究所;(独)理化学研究所
森山信宏(株)クレハ
高橋善和(株)TI
吉田哲男帝人(株)
米田哲也日本バルカー工業(株)
伊達宗宏(一財)小林理学研究所
安藤正道(株)村田製作所
山本健関西大学
宝田隼東京理科大学
若槻尚斗筑波大学
竹内敬治(株)NTTデータ経営研究所
表研次(株)イデアルスター

目 次

【無機圧電材料の基礎編】
第1章総論  塩嵜忠
1はじめに
2圧電性と焦電性と強誘電性
3圧電材料の特質
4圧電振動の理論
4.1力学的関係
4.2電気的関係
4.3線形圧電方程式
4.4境界条件
4.5圧電基本式の変形
4.6電気機械結合係数
第2章セラミックス圧電材料  木村雅彦
1はじめに
2鉛系セラミックス圧電材料
3非鉛系セラミックス圧電材料
4セラミックス圧電材料の作製方法
5まとめ
第3章無機圧電材料の評価技術  永田肇
1はじめに
2圧電諸定数
3共振―反共振法
3.1電気機械結合係数:k
3.2周波数定数:N
3.3弾性コンプライアンス:sE、sD
3.4圧電定数:dおよびg
3.5機械的品質係数:Qm
3.6測定上の注意点
4準静的圧電正効果法(Berlincourt法、d33メータ法)
第4章圧電セラミックスの薄膜化と圧電特性測定技術  神野伊策
1はじめに
2圧電セラミックス材料とその薄膜化技術
2.1PZT圧電セラミックスの薄膜化プロセス
2.2ゾルゲル法およびスパッタ法によるPZT圧電薄膜形成技術の特徴
2.3スパッタ法によるPZT圧電薄膜の形成技術
2.4非鉛KNN圧電薄膜のスパッタ成膜
3圧電薄膜の特性評価技術
3.1薄膜材料の圧電特性評価技術
3.2ユニモルフカンチレバーによる圧電特性評価
4まとめ
第5章厚膜無機圧電材料  木村雅彦
1はじめに
2印刷法
3水熱合成法
4エアロゾルデポジション法
5テープ成形法
6低温焼結技術
7まとめ
第6章単結晶無機圧電材料  武田博明
1はじめに
2リン酸ガリウム(GaPO4)
3希土類カルシウムオキソボレート(RCOB)
4ランガサイト型結晶
5メリライト型結晶
第7章ドメインエンジニアリングによる無機圧電材料  和田智志
1無機圧電材料の現状
2PZTセラミックスに存在する組成相境界(MPB)による圧電特性向上機構
3ドメインエンジニアリングによる圧電特性向上機構
4ナノドメインエンジニアリングによる高性能非鉛系圧電セラミックスの創生
5無機圧電材料の夢
【高分子圧電材料の基礎編】
第1章有機圧電高分子の歴史的変遷  深田栄一
1はじめに
2木材セルロースの圧電性
3コラーゲンの圧電性
4キラル高分子の圧電性
5合成極性高分子の圧電性
6蒸発重合圧電高分子
7エレクトレット圧電高分子
8聴覚を司るタンパク質プレスチン
9圧電応答顕微鏡と生体材料の圧電性
10生体材料の強誘電性
第2章強誘電性、poling型高分子の圧電性
1ポリフッ化ビニリデン系高分子  森山信宏
1.1はじめに
1.2PVDFピエゾフィルムの特徴
1.2.1PVDF圧電・焦電体(発現メカニズム)
1.2.2PVDFピエゾフィルムの特徴
1.3応用関連
1.3.1各種応用例の紹介
1.3.2応用に当たっての留意点と設計手法
1.3.3新たな応用例(エナジーハーベスティング)
1.4おわりに
2ポリ尿素系高分子  高橋善和
2.1はじめに
2.2ポリ尿素
2.3各種ポリ尿素膜の圧電性と焦電性
2.4機能性と応用例
2.4.1流体振動検出センサ
2.4.2可変フォーカストランスデューサ
第3章ポリ乳酸
1ポリ乳酸の圧電性  田實佳郎
1.1はじめに
1.2キラル高分子の特異な物性としての圧電性
1.2.1キラル高分子結晶としてのPLLA結晶の圧電性
1.2.2結晶性高分子として複雑な高次構造を持つPLLAのマクロな圧電性
1.3圧電性の向上を目指した開発研究
1.3.1高次構造の改質
1.3.2無機物との複合化―延伸操作の実質効果―
1.4PLLA繊維の圧電性
1.4.1センシング材料としてのPLLA繊維
1.4.2繊維型piezoelectric actuator
1.5まとめ
2ポリ乳酸を利用した新型圧電素子  吉田哲男
2.1序文
2.1.1はじめに
2.1.2開発コンセプトと目的
2.2周辺技術
2.2.1PLAポリマーの重合
2.2.2ポリ乳酸の圧電特性
2.2.3PLA圧電体の変位方向の特徴
2.2.4フィルム製造技術
2.2.5共押出多層技術
2.3技術開発
2.3.1技術開発の目的
2.3.2積層数と圧電特性の関係
2.4総括
2.4.1開発の成果
2.4.2今後の課題および将来展望
第4章ふっ素系有機圧電材料の開発と応用  米田哲也、田實佳郎
1はじめに
2開発品の特徴
2.1圧電特性
2.2高温特性
2.3高温高湿特性
3使用例
3.1応答性制御の例
3.2測定事例
4まとめ
5今後の展望
【高分子・無機圧電材料の応用技術と今後の展望編】
第1章圧電効果を往復で使う―弾性のリアルタイム制御・制振と遮音―  伊達宗宏
1はじめに
2圧電反作用
3弾性を電気的に制御する方法
3.1圧電の基本式
4負性容量について
4.1負性容量の安定条件と負性容量を実現させる回路
5実現例
5.1圧電セラミックを用いた振動の遮断
5.2圧電性高分子を用いた音響フィルターと遮音
6可変固さシステム作成上の注意点
7まとめ
第2章圧電性ポリ乳酸を利用したフレキシブルデバイス向けタッチパネル  安藤正道
1はじめに
2圧電性ポリ乳酸
3PLLAフィルムによる曲げとねじりの検知
4タッチパネルの構造と変位センサの追加による問題点
5PLLAフィルム単層による2変位モード検知
6曲げねじり検知タッチパネル
7まとめ
第3章圧電フィルムの超音波への応用  山本健
1超音波トランスデューサー材料としての特徴
1.1音響インピーダンス
1.2誘電率
1.3誘電損失、力学損失
1.4低温特性
1.5その他の特徴
2高分子超音波トランスデューサーの特徴
2.1水や生体との音響整合性が高い
2.2高周波化が容易
2.3広帯域、パルス波の送受信が可能
3高分子超音波トランスデューサーの基本構造
4医療用トランスデューサーへの応用
5工業用トランスデューサーへの応用
6ハイドロフォン
7まとめ
第4章複数の振動を利用する圧電センサ  宝田隼、若槻尚斗
1まえがき
2液体の粘度および密度センサの現状・課題
2.1粘度および密度計の現状
2.2近年の圧電式液体センサ研究例
2.32つの振動形態を用いる圧電センサ
32つの振動形態を利用した粘度密度計測原理
3.1矩形型圧電振動子の2つの振動形態
3.2探触子面と液体との間に作用する力
3.3共振周波数を利用する粘度密度同時計測原理
4液体センサによる計測実験
4.1接線および法線方向振動時の等価質量校正
4.2標準溶液による理論および計測結果の比較
4.3液体の粘度密度計測
第5章ヘルスケア・メディカルケアに活用されるエネルギーハーベスティングと圧電エレクトロニクス  竹内敬治
1はじめに
2エネルギーハーベスティング技術への期待
3体内・ウェアラブル環境で得られるエネルギー
4さまざまなエネルギーハーベスティング技術
4.1室内光などの弱い環境光でも発電可能で、薄膜・軽量・フレキシブルな太陽電池
4.2人間の動作(力学的エネルギー)を利用して発電する技術
4.3人間の体温と外部環境との温度差を利用して発電する技術
4.4携帯電話などの環境中の電波を収穫する技術
4.5体内物質を利用して発電する技術
5今後の展望
第6章ベンチャー企業での圧電素子応用技術の動向  表研次
1はじめに
2圧電素子開発におけるベンチャー企業の役割
3新規圧電材料の開発
3.1高結晶化透明材料(我々は高分子単結晶状膜と命名している)
3.2ナノ粒子分散材料
3.3大きな伸び変形にも耐える材料
3.4不織布+圧電
3.5圧電不織布
3.6透明ファイバー
4具体的応用技術の紹介
4.1透析患者用シャント音(血流音)モニターシステムへの応用
4.2タイヤ内の発電電源への応用
4.3ペーパースピーカーへの応用
4.4空中超音波の工業分野への応用
5今後市場展開が期待される応用
5.1医療機器の高度化への応用
5.2圧力検知可能な3次元タッチパネルへの応用
5.3光音響素子への応用
5.4キャッシュカードへの応用
5.5機能性衣料への応用
6おわりに



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