表題番号：1996B-023 日付：2002/02/25
研究課題高性能エネルギー変換セラミック材料の戦略研究
研究者所属（当時） 資格 氏名
（代表者） 理工学部 教授 一ノ瀬　昇
（連携研究者） 理工学部 教授 北田　韶彦
（連携研究者） 理工学部 教授 小山　泰正
研究成果概要
本研究は、セラミック材料をエネルギー変換に適用し、高度なセラミックプロセス技術を導入することにより高性能化を計ることを目的としている。また、新規な高効率圧電変換、熱電変換、電気化学変換材料の創製を行うことも本研究の主目的である。以下得られた研究成果をまとめると次のようになる。
１） 圧電変換材料
　従来のチタンジルコン酸鉛（PZT）系圧電材料に代わる高性能材料が要望されていたがここ40年ぐらいはPZTを凌ぐ材料は得られていなかった。今回、Pb(Sc1/2Nb1/2)O3リラクサ系強誘電体をベースにしたPb(Sc1/2Nb1/2)O3- Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3三成分系材料で電気機械結合係数kpがPZT系の65％を越える72％のものを得ることができた。新材料の開発により超音波診断装置用プローブの大幅な性能向上が見込まれる。
２） 熱電変換材料
　高温用熱電変換材料にはFeSi2が知られている。しかし、この材料の熱電能の温度特性はFeとSiの組成比をFeSix(x＝1.5-2.2)と変えることにより広範な温度範囲で性能を高めることができる。従って、ここでは組成比を変えたものを傾斜化させた、傾斜組成熱電材料を検討することによってFeSi2単体より50％程度の性能改善を実現することができた。
３） 電気化学変換材料
　最近Li2次電池が実用化され、電池の小型、長寿命化が加速的に進んでいる。Li2次電池の正極材料にはLiCoO2, LiMn2O4などが主流になりつつある。ここでは、LiMn2O4などスピネル型構造のＢ位置のMnをFeやVで置換したLiMn2-xMxO4(M＝Fe, V)で性能改善を計ることができた。
研究成果の発表
1) H. Maiwa and N. Ichinose
Preparation of Bi4Ti3O12Thin Films by Electron Cyclotron Resonance Sputtering Proc. of Pac-Rim Conf. on Ferroelectric Applications, 67-70, 1996
2) Y. Yamashita, K. Harada, T. Tao and N. Ichinose
Piezoelectric Conductivity of Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3Proc. of Pac-Rim Conf. on Ferroelectric Applications, 129-132, 1996
3) N. Ichinose and Y. Nakai
Electrical Conductivity of V5O5-SrO-B2O3 Glasses
J. Non-Crystalline Solids 203 353-358, 1996
4) N. Ichinose, T. Tao and Y. Yamashita
Preparation of Piezoelectric Properties of Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Solid Solution Ceramics
Proc. of World Cong. on Chem. Eng., 659-664, 1996
5) N. Ichinose, K. Yamaji, Y. Matsui and J. Tanaka
Electrical Properties of SrTiO3-Bicrystals
Proc. of Int. Conf. on Electronic Ceramics and Applications, Vol. 2 537-540, 1996
6) N. Ichinose and M. Nomura
Electrical Properties of (Bi, La)4Ti3O12 Based Thin Films Prepared by RF Sputtering
Jpn. J. Appl. Phys., 35(1996) 4960-4962, 1996
7) H. Maiwa and N. Ichinose
Dielectric Properties of (Pb, La)TiO3 Thin Films by Multiple-Cathode Sputtering and Its Application to Dynamic Random Access Memory Capacitors
Jpn. J. Appl. Phys., 35 (1996) 4976-4979, 1996
8) N. Ichinose and T. Ogiwara
Rapid Thermal Annealing Effect of (Ba, Sr)TiO3Thin Films
Ferroelectrics., 196 9-16, 1997
9) Y. Yamashita, Y. Hosono and N. Ichinose
Phase Stabillity, Dielectric and Piezoelectric Properties of the Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Ternary Ceramic Materials
Jpn. J. Appl. Phys., 36 1141-1145, 1997
10) 一ノ瀬　昇、羽田　肇
フロンティアセラミックスプロジェクトの概要
ニューセラミックス、No. 6　9-15, 1997
11) 一ノ瀬　昇
セラミック・ガラス（１）
照明学会誌、No. 8B743, 1997
12) N. Ichinose and M. Watanabe
Fatigue Characteristics of SrBi2Ta2O9 Thin Films by Magnetron Sputtering Method
Jpn. J. Appl. Phys., 36 5893-5895, 1997
13) N. Ichinose and H. Yamamoto
Effect of Additives on Microwave Dielectric Properties in Low-Temperature Firing (Mg, Ca) TiO3 Based Ceramics
Ferroelectrics 201 255-262, 1997
14) N. Ichinose
Aging Properties of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 Based Relaxor Ferroelectrics
Ferroelectrics 203 187-199, 1997
15) Y. Koyama, M. Hatano and M. Tanimura
Antiphase Boundaries, Inversion, and Ferroelastic Domains in the Striped-type Superstructure of γ-brass Cu-Al Alloys
Phys. Rev. B53 11462-11468, 1996
16) M. Tanimura Y. Inoue, Y. Koyama
Change in Microstructure during Aging at 1273K in Ti-40at.% Al Alloy
Mater. Trans. JIM, 37 1190-1196, 1996
17) C. Sato, T. Yokota, K. Sato and Y. Koyama
Modulated Structure in Al65Cu20Fe15-xMnx Alloys, studied by Transmission Electron Microscopy
Mater. Trans. JIM, 37 1214-1218, 1996
18) K. Ito, Y. Koyama, Y. Inoue, Y. Maeno and T. Fujita
Low-temperature Structure Transitions and Tc-suppression in La2-x-yBaxNdyCuO4
Advances in Superconductivity VIII, 239-242, 1996
19) Y. Inoue, M. Hara, Y. Koyama, Y. Maeno and T. Fujita
Features of Microstructure in Sr2RuO4
Advances in Superconductivity VIII, 243-246, 1996
20) A. Kitada
Note on the Topologization of Polycrystal J. Phys. Soc. Japan 65 331, 1996