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頁 |
| 第1章 スマート材料のエネルギー変換機構 |
1 |
| 1.1 圧電効果 |
1 |
| 1.1.1 圧電材料の構造 |
1 |
| 1.1.2 強誘電体(ferroelectric material) |
3 |
| 1.1.3 圧電セラミックス |
4 |
| 1.1.4 その他の圧電材料 |
5 |
| 1.1.5 圧電基本式 |
7 |
| 1.1.6 巨大電歪効果 |
8 |
| 1.2 形状記憶効果 |
11 |
| 1.2.1 形状記憶合金(SMA) |
12 |
| 1.2.2 形状記憶セラミックス |
14 |
| 1.2.3 形状記憶高分子(ポリマー) |
15 |
| 1.2.4 形状記憶繊維 |
17 |
| 1.3 磁歪材料 |
17 |
| 1.3.1 磁歪効果の原理 |
17 |
| 1.3.2 超磁歪材料 |
21 |
| 1.3.3 磁歪材料の製造方法 |
22 |
| 1.3.4 メタ磁性体を利用した次世代巨大磁歪材料 |
22 |
| 1.3.5 双晶磁歪現象 |
23 |
| 1.4 光起電力効果 |
24 |
| 1.5 光歪み効果 |
24 |
| 1.6 熱電変換 |
25 |
| 1.7 その他刺激応答システム |
25 |
| 1.7.1 電場応答性 |
26 |
| 1.7.2 温度応答(感熱)性 |
29 |
| 1.7.3 pH応答性 |
30 |
第2章 スマート材料の種類 |
34 |
| 2.1 スマート材料の種類と特徴 |
34 |
| 2.1.1 圧電体材料 |
34 |
| 2.1.2 形状記憶材料 |
34 |
| 2.1.3 超磁歪材料 |
35 |
| 2.1.4 環境認識機能高分子 |
35 |
| 2.2 圧電材料 |
35 |
| 2.2.1 酸化物単結晶 |
35 |
| 2.2.2 圧電セラミックス |
53 |
| 2.2.3 強誘電性高分子(圧電高分子、ピエゾポリマー) |
66 |
| 2.2.4 導電性高分子 |
72 |
| 2.2.5 イオン導電性高分子(イオン交換樹脂) |
74 |
| 2.2.6 エラストマー |
78 |
2.2.7 ナノチューブ(大阪府立大学、信州大学、Allied
Sigal社、
フランス国立科学研究センター、東京大学) |
81 |
| 2.3 形状記憶材料 |
93 |
2.3.1 形状記憶合金(東京工業大学、東北大学、物質・材料研究機構、
産業技術総合研究所、科学技術振興機構) |
93 |
| 2.3.2 形状記憶ポリマー |
106 |
| 2.3.3 形状記憶高分子ゲル |
109 |
| 2.4 超磁歪材料 |
111 |
| 2.4.1 擬二元RFe2化合物 |
111 |
| 2.5 刺激応答性高分子 |
115 |
| 2.5.1 刺激応答性高分子(大阪大学) |
115 |
| 2.5.2 高分子ゲル(横浜国立大学、筑波大学、東京大学、名古屋大学、京都大学) |
119 |
第3章 材料の製造と加工成形技術 |
140 |
| 3.1 圧電セラミックスの製造法 |
140 |
| 3.1.1 分極処理 |
140 |
| 3.1.2 低温燒結 |
144 |
| (1) 液相焼結技術による高性能積層圧電アクチュエータの開発(富士通) |
145 |
| (2) 積層圧電トランス(パナソニックエレクトロニックデバイス) |
147 |
| 3.1.3 パイロクロアの抑制 |
150 |
| (1) コロンバイト法 |
150 |
| (2) 酸化鉛過剰組成合成法(産業技術総合研究所) |
150 |
| 3.1.4 膜作製 |
150 |
| (1) 液相法(ゾルゲル法)(岐阜大学) |
151 |
| (2) スパッタ成膜(サンヨー電子) |
153 |
| (3) エアロゾルガスジェットデポジション法(産業技術総合研究所) |
157 |
| 3.2 高分子アクチュエータの製造方法 |
157 |
| 3.2.1 圧電性高分子 |
157 |
| 3.2.2 導電性高分子アクチュエータ(イーメックス) |
159 |
| 3.2.3 イオン液体を含有した高分子ゲル |
160 |
(1) イオン伝導層を導電性薄膜層(電極層)で挟んだアクチュエータ
(産業技術総合研究所) |
160 |
| (2) 高分子フィルムで被覆したアクチュエータ(ソニー) |
163 |
(3) 高分子バインダとカーボン粉末を含む電極を用いたアクチュエータ
(福井大学) |
167 |
| 3.2.4 光駆動型アクチュエータ(富士フイルム) |
170 |
| 3.3 形状記憶材料の製造方法 |
174 |
| 3.3.1 形状記憶合金 |
174 |
| 3.3.2 強磁性形状記憶合金(東北大学) |
178 |
| 3.3.3 形状記憶ポリマー |
181 |
| (1) 熱可逆架橋したポリ乳酸による書き換え可能な形状記憶特性(日本電気) |
181 |
| (2) エポキシ樹脂を利用した低コスト形状記憶樹脂(大阪大学) |
185 |
第4章 スマート材料を利用したデバイスの種類と特徴 |
191 |
| 4.1 アクチュエータ |
191 |
| 4.1.1 圧電アクチュエータ |
191 |
| 4.1.2 超音波モータ |
197 |
| 4.1.3 磁歪アクチュエータ |
200 |
| 4.1.4 静電アクチュエータ |
203 |
| 4.1.5 高分子アクチュエータ |
205 |
| 4.1.6 形状記憶合金アクチュエータ |
213 |
| 4.1.7 機能性流体アクチュエータ |
216 |
| 4.2. スマートセンサ |
224 |
| 4.2.1 自動車用スマートセンサの概要 |
224 |
| 4.2.2 ロボット用スマートセンサ |
233 |
| 4.2.3 ヘルスモニタリングとスマート構造で利用されるスマートセンサ(弘前大学) |
237 |
| 4.3 無線通信用フィルタ |
242 |
| 4.3.1 表面弾性波(Surface Acoustic
Wave：SAW)フィルタ |
242 |
| 4.3.2 バルク弾性波(Bulk Acoustic
Wave：BAW)フィルタ |
245 |
| 4.3.3 境界弾性波フィルタ |
247 |
| 4.3.4 超電導マイクロストリップラインフィルタ |
249 |
| 4.4 スマート材料を利用した発電・蓄電 |
257 |
| 4.4.1 スマート材料を利用した電池(NEC、NECト一キン、ソニー) |
259 |
| 4.4.2 燃料電池の高分子電解質膜(山梨大学、東芝) |
267 |
| 4.4.3 熱電変換による発電(名古屋大学) |
277 |
| 4.4.4 圧電発電(ジョージアエ科大学、JR東日本、長岡工業高等専門学校、SRI) |
288 |
第5章 スマート材料によるデバイスや構造物への用途別応用展開 |
297 |
| 5.1 民生用機器 |
297 |
| 5.1.1 圧電スピーカ |
297 |
| (1) 曲面に近似した圧電スピーカ(エンサー) |
297 |
| (2) フラットフィルムスピーカ(ユーニソン・プロダクツ・インコーポレイテッド(米国)) |
297 |
| (3) 骨伝導スピーカ(NECト−キン) |
299 |
| 5.1.2 ピエゾ抵抗型加速度センサ |
300 |
| (1) 衝撃に強い加速度センサ(日立金属) |
300 |
| (2) 熱応力に強い加速度センサ(パナソニック電工) |
302 |
| (3) 片持ち梁型センサ精度向上(パナソニック) |
303 |
5.1.3 カメラレンズ駆動用リニアモータ
(ピエゾエレクトリック・テクノロジー・カンパニー・リミテッド(韓国)) |
304 |
| 5.2 自動車分野 |
307 |
| 5.2.1 シャシー(車体)制御 |
307 |
| (1) 電動パワーステアリング装置(本田技研工業) |
307 |
| (2) 磁歪式トルク検出装置(日立金属) |
309 |
| (3) ニオブ酸リチウムを用いたジャイロセンサの開発(富士通メディアデバイス) |
312 |
| 5.2.2 エンジン制御 |
315 |
| (1) 燃料噴射制御装置 (日本自動車部品総合研究所、デンソー) |
315 |
| (2) Closed-loop needle control
(Continental社(ドイツ)) |
316 |
| 5.3 機械・装置分野 |
317 |
| 5.3.1 ロボット |
317 |
(1) 圧電素子を利用した微細作業用超小型ロボット
(電気通信大学、アプライド・マイクロシステム) |
317 |
| (2) 超音波モータを用いた遠隔操作ロボット(秋田大学) |
320 |
| (3) 民生用センサを利用したロボット(村田製作所) |
324 |
| 5.3.2 工作機械 |
324 |
| (1) 超精密加工への応用(産業技術総合研究所) |
324 |
| (2) 微細形状測定用マイクロプローブの開発(産業技術総合研究所) |
325 |
| 5.4 医療・バイオ分野 |
327 |
| 5.4.1 マイクロモータ |
327 |
| (1) 狭隘作業機器用マイクロモータ(岡山大学) |
327 |
| (2) コイル型ステータを用いる超音波モータの開発(首都大学東京) |
331 |
| (3) 多自由度超音波モータによる手術用多自由度鉗子(東京工業大学) |
334 |
| 5.4.2 平面薄膜ぜん動駆動薬液投与マイクロポンプ(東京工業大学) |
338 |
| 5.4.3 マニピュレータ |
339 |
| (1) 二本指マイクロハンド機構と細胞操作への応用(産業技術総合研究所) |
339 |
| (2) CNTマニピュレーション(大阪大学) |
341 |
| 5.4.4 水素吸蔵合金アクチュエータ(東京大学) |
345 |
| 5.4.5 無線・無電極振動子バイオセンサ(大阪大学) |
348 |
| 5.5 位置決め機構 |
354 |
| 5.5.1 3自由度アザラシ型位置決め機構の移動特性の改善(豊田工業大学) |
354 |
| 5.5.2 音波モータを用いたリニアステージ(太陽セメント工業、東京工業大学) |
360 |
| 5.6 建築物 |
363 |
| 5.6.1 振動制御 |
363 |
| (1) スマートボード開発(産業技術総合研究所) |
363 |
| (2) 集合住宅における床衝撃音遮断のための能動型遮音パネル(立命館大学) |
368 |
| (3) 建築における積層型圧電アクチュエータによる振動制御(早稲田大学) |
370 |
| (4) 建築構造物の振動制御(東京大学) |
373 |
| (5) 金属コア入り圧電繊維による振動測定(産業技術総合研究所) |
375 |
| (6) 浮上磁石を利用した自己発電型振動センサ(豊橋技術科学大学) |
377 |
5.6.2 光ファイバセンサ(安丘計器、ファイバーラボ・エヌケーシステム、
飛島建設技術研究所、東京大学) |
378 |
| 5.6.3 積層圧電アクチュエータによる能動乱流制御(産業技術総合研究所) |
384 |
5.6.4 強誘電体を用いた温度勾配の変化を検出するセンサ
(日本原子力研究開発機構) |
391 |
| 5.7 その他のセンサ |
392 |
| 5.7.1 歪みセンサ |
392 |
| (1) TbFeCo系超磁歪薄膜を用いたカセンサ(信州大学、FDK、長野工業試験場) |
392 |
| (2) 平面コイルを用いた歪みセンサ(福岡県工業技術センター、九州大学) |
393 |
| 5.7.2 温度センサ |
395 |
| (1) 感熱応答性高分子を利用した蛍光性温度センサ(奈良女子大学) |
395 |
| (2) 絶対温度に比例する出力を持つダイオード温度センサ(東北学院大学) |
400 |
| 5.7.3 圧電セラミックス多機能接触センサによる材質識別(佐賀大学) |
402 |
