研究

東工大ニュース

セメントが高温用圧電センサー材料に

2013.06.19

大学院理工学研究科武田博明准教授、鶴見敬章教授と秋田大学大学院工学資源学研究科小玉展宏教授らの研究グループは、セメント鉱物の一種である ゲーレナイト(Ca2Al2SiO7)が高温用途の圧電センサー材料として有望であることを突き止めた。ガソリンエンジンだけではなく、より高温の燃焼環境にあるディーゼルエンジン用の燃焼圧センサー材料として期待できる。また高温で使用可能な超音波センサーや圧電振動子マイクロバランスなどにも展開できる。
代表的な高温圧電センサーとしてはエンジンシリンダ内の圧力を測る燃焼圧センサーがある。これまで水晶やランガサイト型結晶がセンサー材料として試験的に用いられている。しかし、水晶は580°C付近で圧電性がほとんど失われるため、300°Cまでが使用限界であり、ランガサイト型結晶は400°Cで絶縁性が失われ、センサー能力が低下することが問題となっていた。
同研究グループは圧電性を有しつつ、酸素と強く結合する元素のみからなる結晶を探索した結果、ゲーレナイトを見出した。ゲーレナイト結晶は融点である1600°Cまで圧電性を保ち、少なくとも700°Cまで十分なセンサー能力を示すことを確認した。
この成果は6 月18 日発行の米国物理学誌「アプライドフィジックスレターズ(Applied Physics Letters)」に掲載される。

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