Microstructure Design of Piezoelectric Ceramics.

希望のエネルギー変換特性を持つセラミックスの微構造設計を可能とするために，圧電セラミックスの微構造に基づく電気的，機械的特性値（結合係数，圧電定数，誘電率，弾性コンプライアンス）の推算モデルを提案した．本推算モデルは先に報告したチタン酸バリウムセラミックスに対する誘電率推算モデルを電気的，機械的特性値の推算に拡張したものであり，実際のセラミックスが有する結晶粒径，粒界厚みの大きさ，気孔径およびそれらの分布が圧電特性におよぼす影響を定量的に検討できる．本モデルによる推算結果は操作条件によって鋭敏に変化するエネルギー変換特性を良く表現し，提案モデルが十分な信頼性を与えることを確認した．この推算モデルを用いた各特性値の微構造パラメーター依存性への詳細な検討結果は，希望の特性値を与える微構造設計を可能とする．また，本手法は複合圧電材料に対する材料設計シミュレーション法としても期待できる．