【電子版】月刊機能材料　2026年9月号 | 最先端技術書・専門書のシーエムシー出版

-------------------------------------------------------------------------

【特集】　圧電材料・デバイスの研究開発

-------------------------------------------------------------------------

半導体基板上エピタキシャル非鉛圧電体薄膜の成長と電気的特性

Growth and Electrical Properties of Lead-Free Piezoelectric Films Epitaxially Grown on Si

　シリコン基板上にスパッタ法のみを用いて強誘電体薄膜を成長させる技術を確立した。さらに高速条件探索を可能にする二軸コンビナトリアル法を開発した。Mn 置換BiFeO3薄膜において,熱膨張係数差に起因する引張歪を積極的に利用し,菱面体晶から単斜晶への構造相転移を誘起することで,-6.0 C/m2のe31,f圧電定数を達成した。

【目次】
1　はじめに
2　高速条件探索に向けた二軸コンビナトリアルスパッタ法の開発
3　スパッタ法によるシリコン上エピタキシャルバッファ層の開発
4　Mn置換BiFeO3薄膜のシリコン上エピタキシャル成長
5　おわりに

-------------------------------------------------------------------------

炭素繊維強化圧電複合材料の開発と展望

Development and Outlook of Carbon Fiber-Reinforced Piezoelectric Composites

　圧電性を有する炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は,振動発電,構造ヘルスモニタリング,モーション・衝撃センシング,自己駆動化,無線通信など,多様な機能への展開が期待されている。本稿では,圧電CFRPを取り上げ,材料構成,作製プロセス,高機能化設計,ならびに今後の課題と展望について概説する。

【目次】
1　はじめに
2　材料構成と作製プロセス
3　エネルギーハーベスティング特性
4　センシング機能への展開
5　高機能化のための材料・構造設計
6　自己駆動化による無線通信とき裂検知
7　今後の課題と展望
8　おわりに

-------------------------------------------------------------------------

有機圧電体を用いた共振型Multi-functional device
─圧力・加速度の同時計測を実現する新原理センサ─

Resonant-Type Multifunctional Device Using Organic Piezoelectrics
─ A Novel Sensing Principle for Simultaneous Measurement of Pressure and Acceleration ─

　本稿では,有機圧電材料ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とステンレス鋼(SUS)ダイアフラムからなる共振型Multi-functional deviceを報告する。圧力または加速度の印加によって生じる共振周波数シフトという共通の物理現象を利用し,圧電体で初めて静的な圧力と動的な加速度を同一の素子構造・計測原理で評価することに成功した。圧力はゲージ圧として計測し,±1.5 kPaの範囲で感度-0.19 Hz/Pa,加速度計測では1～30 m/s2・最大1,010 Hzの範囲で線形性と軸異方性を実証した。

【目次】
1　はじめに
2　圧電センサの原理と静的計測の課題
3　圧力・加速度計測の応用と多機能センサの必要性
　3.1　静圧・差圧計測が求められる応用
　3.2　振動・弾性波計測が求められる応用
　3.3　静圧と加速度の同時計測が求められる応用
4　共振型Multi-functional deviceの設計と構造
5　差圧センサとしての性能評価
　5.1　共振特性とFEM解析
　5.2　差圧応答特性と感度
6　加速度センサとしての性能評価
　6.1　FM復調を用いた加速度検出原理
　6.2　線形性・クロス軸感度の評価
　6.3　能動型共振デバイスと受動型デバイスの比較
7　Multi-functional deviceとしての意義と応用展望
8　おわりに

-------------------------------------------------------------------------

故障の予兆をとらえる圧電式振動センサの特徴と活用例

Development of a Highly Sensitive, Broadband Piezoelectric Vibration Sensor

　近年,IIoT(Industrial IoT)の普及に加え,設備の老朽化や人手不足といった市場環境の大きな変化に伴い,機器の稼働状態の「見える化」や「予知保全」がますます注目されている。その中でも特に,モータやポンプなどの機械振動を監視する「振動センサ」の需要は急速に高まっている。こうしたニーズに対し,トーキンでは自社開発素材と独自構造を採用し,故障予知などの振動測定に最適化された「圧電式振動センサ」を提供している。当社の圧電式振動センサは,扱いやすさと高いコストパフォーマンスが特長であり,使用環境に合わせて最適なモデルを選択可能である。本稿では,小型・軽量が特徴の「VS-BVシリーズ」と,防水・耐油性能を備えた「VS-JVシリーズ」を紹介するとともに,圧電式振動センサを導入・使用する際のポイントや具体的な活用例について解説する。

【目次】
1　トーキンの振動センサ
　1.1　振動センサの優位性
　1.2　トーキン製圧電式振動センサの特徴
　1.3　VS-BVシリーズ:超小型・低背
　1.4　VS-JVシリーズ:防水・耐油・絶縁構造
2　圧電式振動センサ使用方法
　2.1　設置方法
　2.2　振動周波数の分析
　2.3　ノイズ対策について
　2.4　圧電式振動センサを使用した活用例
　2.5　給排気ファンの振動を監視し劣化予兆を観測
　2.6　モーターベアリング故障予知のモデリング
3　まとめ

-------------------------------------------------------------------------
[Material Report -R&D-]

遺伝子組換え技術によるリグニンへの新規発色団構造の導入と発光特性・光反応性

Introduction of Novel Chromophore Structures into Lignin by Genetic Engineering and Their Photoluminescent and Photoreactive Properties

　遺伝子組換え技術を利用したリグニンの構造改変は,未利用バイオマスの高機能化に向けた新たなアプローチとして注目されている。本稿では,スコポレチンを導入したリグニンの発光特性,消光挙動,pH応答性および光反応性について概説するとともに,発色団導入による光機能の発現機構と機能性材料への応用可能性について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　スコポレチン導入による発光特性変化
3　溶媒依存性と分子内分布:限定的な消光
4　ポリマー中での発光:実用材料への展開可能性
5　pH応答性:環境応答型発光材料としての可能性
6　光二量化反応特性:光応答性構造の獲得
7　さいごに:未利用バイオマスの高機能化と光材料への展望

-------------------------------------------------------------------------
[連載講座　プラスチックの実用物性と物性向上技術(9)]

耐候性

　プラスチック製品の屋外使用では太陽光からの紫外線以外に温度,湿度,天候(雨,雪,風など)や空気中の塵埃,ガスなどの外的環境も加わって劣化が起こる。これらの外的環境を含めた抵抗性を耐候性という。太陽光が発する短波長紫外線はオゾン層で吸収されるので,地球上には波長で約295 nm～400 nm の紫外線が降り注いでいる。この紫外線によって耐候劣化が起きる。耐候劣化の一次過程ではポリマーが紫外線エネルギーを吸収すると遊離ラジカルを生じる。引き続く二次過程では遊離ラジカルに大気中の酸素が関与して自動酸化劣化が進行する。一次過程では環境条件の影響は小さいが,二次過程では温度や湿度の影響が大きい。

【目次】
1　耐候劣化の原理
2　耐候暴露試験法
　2.1　屋外暴露試験法
　2.2　促進暴露試験
3　耐候特性
　3.1　耐候劣化挙動
　3.2　耐候劣化と物性
　3.3　屋外暴露と促進暴露の関係
4　耐候性向上技術
　4.1　分子構造と耐候性
　4.2　添加剤による耐候性向上
　4.3　紫外線吸収能被膜による紫外線劣化防止

-------------------------------------------------------------------------
[Market Data]

触媒工業の動向

【目次】
1　業界概要
2　市場動向
3　輸出入動向
4　需要
5　企業・技術動向

-------------------------------------------------------------------------

石油製品添加剤工業の動向

【目次】
1　概要
2　需給動向
3　添加剤メーカーの動向

-------------------------------------------------------------------------
[Material Profile]

酢酸コバルト
ジブチルエーテル

-------------------------------------------------------------------------
[連載　未来を創る人たち]

artience株式会社