81
Resistance Thick ness
T%
(550 nm) Thermal treatment [W･cm] [W/sq.] [nm] [%]
Run 1 in this study 5.9×10-3 130 456 98 Air 500 ℃
+ H2 500℃ Run 2 in this study 1.1×10-2 230 485 94 Air 400 ℃
+ H2 400 ℃
Reference 1) 6.4×10-2 4300 150 89 Air 600 ℃
+ H2 400℃
Reference 2) 1.5×10-2 300 500 90 UV
+ H2 450 ℃
Conventional ITO 3) 4.5×10-4 500 9 86 －
1) A. AlKahlout, J. Sol-Gel Sci. Technol., 67, 331–338 (2013).
2) E. D. Gaspera, M. Bersani, M. Cittadini, M. Guglielmi, D. Pagani, R. Noriega, S. Mehra, A. Salleo, and A. Martucci, J. Am. Chem.
Soc., 135, 3439–3448 (2013).
3) ITO glass 0004, Geomatech
GZO
82
2015/9/17 セラ協・秋季シンポジウム
2015/8/25 K. Kanie et al, Materials Transactions, 48, 2174 (2007); Materials Transactions, 52, 1396 (2011).東北大学・DOWA 技術者交流会 83
1/2 1/4
圧電効果
pH = 7.0 pH = 8.5 pH = 13.0 pH = 14.0
(a) BNT particle and the growth direction. (b) ED pattern of BNT shown in (a). (c) the HRTEM image. (d) EDX profile of the BNT.
液相系における BNTiナノ粒子直接 合成および形態制 御
BNT/BKT セラ ミックスとするこ とで圧電定数 d33= 150 pC/N 以上
2015/8/25 東北大学・DOWA 技術者交流会 84
Nb5+: NbCl5 in 0.1 M HCl
Na+, K+: 6 M NaOH, 12 M KOH Nb5+ Conc.: 0.25 M; 200 ˚C, 3 h
Na および K イオンは粒子内部に 均一に分布
K. Kanie, et al, Materials Transactions, 48, 2174 (2007);
Materials Transactions, 52, 1396 (2011); Mater. Trans., 52, 2119 (2011); Jpn. J. Appl. Phys., 50, 09ND09-1 (2011).
Hierarchical Structure
No.
KN-1 KN-2 KN-3
Sintered Temp. (˚C)
1,020 1,040 1,060
Density ρ(g/cm3)
4.05 4.07 3.76
tanδ (%) 8.7 6.8 8.7
d33 (pC/N)
133.4 120.0 83.7
2015/8/25 東北大学・DOWA 技術者交流会 85
問題点：低い導電性 (10-1 ~ 100 Ω cm)
a
b
a
b
(200) (400)
(400) (200)
-(020)
(040)
(040) (020)
-Chem. Lett., 37, 1278 (2008); Mater. Trans., 50, 2808 (2009);
J. Mater. Chem., 20, 8153 (2010); Chem. Lett., 42, 738 (2013).
非鉛圧電酸化物
圧電アクチエーター インクジェットヘッド
コンパクトカメラ用駆動装置 車の燃料噴射装置
ニオブ酸ナトリウムカリウム NaKNbO 3
最適なニオブ酸アルカリ系 圧電材料の量産化技術開発
高性能無鉛圧電アクチュエータの開発
１２
ナノテクノロジー
（水熱合成法）
アクチュエータ技術
セラミックス ナノ粒子
粒子合成メーカー セラミックス会社 デバイス／自動車関連企業
ナノマテリアル セラミックス 電子機器、光学機器、自動車
・新ナノ構造化技術
・緻密微細構造技術
・導電セラミックス技術
・コストダウン技術
実用化技術
・量産安定化技術
・コストダウン技術
・複合化組成技術
・ナノ粒子集積型八面体
積層化の量産化技術
の開発 カメラ用超音波モーター
ガソリン車用 インジェクタ
（環境イメージ）
（二段階焼結）
工業用インクジェットプリンタヘッド
・評価・解析技術
・実装化技術
・コストダウン技術
・駆動制御技術
東北大学 多元物質科学研究所 ナノ粒子合成技術・複合機能化
熊本大学 大学院自然科学研究科 粒界微細組織制御・ドメイン制御 八面体粒子
川上 川下
（異業種・異分野） （異業種・異分野）
再委託先
シーズ フィードバック ニーズ
村松研で開発したニオブ酸カリウムナトリウム粒子
2014/6/7 最先端ナノ材料の科学 87
インクジェットヘッド、カメラモータ用圧電材料
2014/6/7 最先端ナノ材料の科学
88
PZT
に代わる、圧電セラミックス用粒子合成2013/5 粒子合成論＠富士化学
最適なニオブ酸アルカリ系 圧電材料の量産化技術開発
高性能無鉛圧電アクチュエータの開発
１２
ナノテクノロジー
（水熱合成法）
アクチュエータ技術
セラミックス ナノ粒子
堺化学工業 富士セラミックス 東芝テック／ニコン／自動車関連企業
ナノマテリアル セラミックス 電子機器、光学機器、自動車
・新ナノ構造化技術
・緻密微細構造技術
・導電セラミックス技術
・コストダウン技術
実用化技術
・量産安定化技術
・コストダウン技術
・複合化組成技術
・ナノ粒子集積型八面体
積層化の量産化技術
の開発 カメラ用超音波モーター
ガソリン車用 インジェクタ
（環境イメージ）
（二段階焼結）
工業用インクジェットプリンタヘッド
・評価・解析技術
・実装化技術
・コストダウン技術
・駆動制御技術
東北大学 多元物質科学研究所 ナノ粒子合成技術・複合機能化
熊本大学 大学院自然科学研究科 粒界微細組織制御・ドメイン制御 八面体粒子
川上 川下
（異業種・異分野） （異業種・異分野）
再委託先
シーズ フィードバック ニーズ
村松研で開発したニオブ酸カリウムナトリウム粒子
pH = 13.0 pH = 14.0
K. Kanie et al, Materials Transactions, 48, 2174 (2007); Materials Transactions, 52, 1396 (2011).
初期 Bi/Ti モル比 = 1/2
初期 Bi/Ti モル比 = 1/4 pH 制御により合成した BNT 粒子
歪
電圧を加えると歪みが発生
- ＋
力
力を加えると電荷が発生
圧電効果
液相系における Bi0.5Na0.5TiO3 ナノ粒子直接合成および形態制御にはじめて成功 BNT/BKT セラミックスとすることで圧電定数 d33 = 150 pC/N 以上達成
反応条件:
Nb5+: NbCl5 in 0.1 M HCl
Na+, K+: 6 M NaOH, 12 M KOH Nb5+ Conc.: 0.25 M; 200 ˚C, 3 h
Na および K イオンは粒子内部
に均一に分布
Octahedral-Shape with a Hierarchical Structure
K. Kanie, et al, Mater. Trans., 52, 2119 (2011); Jpn. J. Appl. Phys., 50, 09ND09-1 (2011).
(a)Seed: 1.25%, 250 ˚C; (b) Seed: 2.5%, 250 ˚C; (c) Seed: 5.0%, 200 ˚C; (d) Seed: 5.0%, 200 ˚C; (e) Seed: 1.25%, 150 ˚C; (f) Seed: 7.5%, 150 ˚C 合成条件:
Nb5+: 0.25 M
NaOH: 6.0 M in H2O
NN Seed: 1.25~7.5 mol%
(based on Nb5+) Aging: 3 h with Stirring