兒島 俊弘

Toshihiro KOJIMA

玉川大学工学部

Faculty of Engineering, Tamagawa University

キーワード : Piezoelectricity, piezoelectric effect, piezoelectric constant, single crystal, quartz, ceramics, mechanical quality factor Q, Curie Temperature, electromechanical coupling factor

次世代社会はユビキタス社会 (Ubiquitous World)と云われている. そこで求められる電子材料は, 半導体は一段と重要度が増すが, 圧電材料も重要な役割を果たすことになる. 圧電材料とは, 電気・音響変換器 (超音波トランスデューサ)の材料であり, 超音波の応用を担う材料である. 医用超音波で言えば, 診断器・治療器の探触子 (振動子)の材料であり, 機器の性能 (画質, 感度, 分解能, 出力パワーなど)に大きな影響を有している. 本解説は, 圧電材料について, どういう種類の材料があるか, 利用する際にどういう材料定数が問題となるか, など基本的な知識を得る端緒として, 10項目の課題を選び, Q&A方式で解説している. その, 設問の内容は, ① 医用に超音波が応用される理由は?, ② 圧電材料開発の歴史は?, ③ 圧電材料の種類は?, ④ 圧電材料の製造法は?, ⑤ 結晶をいろいろな角度でカットする理由は?, ⑥ 圧電現象の確認法は?, ⑦ 圧電現象を式で書けば?, ⑧ 圧電材料の特性を表す材料定数は?, ⑨ 材料の固有音響インピーダンスの意味は?, ⑩ 圧電現象の直接効果と逆効果の実際の大きさは?, である. 材料科学の進歩と超微細技術 (Nanotechnology)の進展に伴い, 圧電デバイスも一層の小型化と高機能・多機能なデバイス開発が進み, 医用の分野でも活用される新技術の創生が期待されている. さらに詳しく学びたい読者の便宜を考え, 参 考文献も多く載せてある.

The ultrasonics are becoming increasingly important waves in the electrical engineering technologies including medical electronics. Among key technologies in the field of applications of ultrasonics, piezoelectric materials are the most fundamental. In the present review, 10 items of fundamentals on the piezoelectric materials are described in a question-and-answer form. A short history of piezoelectric materials, an overview of basic properties of piezoelectric crystals and ceramics, and derivations and interpretations of the fundamental equations on electromechanical conversions are mainly described. Some numerical calculations of piezoelectric effects on piezoelectric materials are also presented.