圧電セラミックスとは
圧電セラミックスは、圧電性を有するファインセラミックスで、歪みを電圧に変える圧電効果、電圧を歪みに変える逆圧電効果により電気エネルギーを超音波や駆動力のような運動エネルギーにまたは運動エネルギーから電気エネルギーに変換できることで日常生活の多くの分野で使用されています。
当社で扱っているチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）は、高い圧電性能を有しております。
圧電効果
(圧電)素子に圧力を加え歪ませる
(歪に応じた)電圧が発生する
逆圧電効果
(圧電)素子に電圧をかける
(電圧に応じて)素子が歪む
超音波発生のメカニズム
逆圧電効果を利用して、（圧電）素子に特定周波数の電圧をかけると、周波数に応じて素子が伸び縮み（振動）します。それにより超音波を発生することができます。
圧電単結晶とは
セラミックスが結晶中にランダムな結晶方位をもつのに対し、結晶方位がどの位置でも一定に揃っている物質を単結晶と呼びます。セラミックスと違い結晶方位が揃っていることと、粒界が存在しないことにより特定の結晶方位を使用することで大きな圧電性が得られます。
当社では、親会社のテイカ株式会社(日本)及びグループ会社TRS Technologies, Inc.(米国)にて製造の、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛を主成分とした圧電単結晶製品を提供しております。
身近な圧電材料の用途
| 機能 | 用途 |
|---|---|
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電気 超音波 超音波 電気 |
超音波診断機, 内視鏡 |
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IVUS (血管内超音波検査) |
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センサ：流量, 加速度, 空間, 液面, 音圧 |
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探傷機 |
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フィルタ, 発振子 |
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ソナー, 魚群探知機 |
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HAPTICS |
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力 電気 |
センサ : 流量, 振動, 圧力, ショック感知センサ, ジャイロセンサ, 電子楽器 |
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点火栓, 振動発電, 電子ライター |
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電気 超音波 |
超音波洗浄機 |
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治療器, 美容器, 超音波メス, スケーラー, カッター, 霧化器 |
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電気 超音波 熱 |
医用, 美容HIFU (高密度焦点式超音波) |
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ワイヤボンダ (電子部品の接続装置) |
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電気 力 |
内視鏡 |
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インクジェット, 燃料噴射 |
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人工筋肉 (ロボット）, 超音波モーター (カメラ, ポンプ） |
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アクチュエーター : ブザー, スピーカー |
圧電セラミックスの代表的なニーズと推奨材料一例
| 材料への要求 | 特性への要求 | 推奨材料 | |
|---|---|---|---|
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振動を大きくしたい |
電気機械結合係数 |
大 |
L-145N |
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比誘電率 |
大 |
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圧電定数ｄ |
大 |
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受信感度を高くしたい |
電気機械結合係数 |
大 |
L-1A |
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比誘電率 |
小 |
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|
圧電定数ｇ |
大 |
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高温環境で使用したい |
キュリー温度 |
大 |
L-1A, H-8 |
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高電圧で駆動したい |
機械的品質係数 |
大 |
H-8 |
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駆動時の熱の発生を抑えたい |
誘電損失 |
小 |
H-8 |
|
機械的品質係数 |
大 |
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