JPH0524108B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0524108B2
JPH0524108B2 JP60046073A JP4607385A JPH0524108B2 JP H0524108 B2 JPH0524108 B2 JP H0524108B2 JP 60046073 A JP60046073 A JP 60046073A JP 4607385 A JP4607385 A JP 4607385A JP H0524108 B2 JPH0524108 B2 JP H0524108B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photostrictive
actuator
light
lead lanthanum
lanthanum titanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60046073A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61205620A (en
Inventor
Kenji Uchino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP60046073A priority Critical patent/JPS61205620A/en
Publication of JPS61205620A publication Critical patent/JPS61205620A/en
Publication of JPH0524108B2 publication Critical patent/JPH0524108B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の分野] 本発明は、新規な光歪アクチユエータ用材料か
らなるものである。 [発明の背景] アクチユエータシステムの重要性は、ロボツト
などのメカトロニクス装置の発展とともに高まつ
ている。従来のアクチユエータは電磁力を駆動源
とする電磁式アクチユエータが一般的であつた
が、近年では固体の圧電効果を利用した圧電アク
チユエータが注目を浴びている。この圧電アクチ
ユエータは、電圧の付与により形状の伸縮を示す
固体材料であり、この形状変化(あるいは伸縮を
妨げるために必要な機械的エネルギー)を利用し
たアクチユエータである。 この圧電アクチユエータは、従来の電磁式アク
チユエータにおいて問題とされていた消費電力が
高い点と雑音の発生との問題を解決したものであ
る。しかしながら、圧電アクチユエータの使用に
当つては依然として、電力を供給するための電
源、配線などの設備が必要となる。 [発明の目的] 本発明は、アクチユエータとして有用な機能を
示す新規な光歪アクチユエータ用材料、すなわち
高い効率で光エネルギーを機械的エネルギーに直
接に変換することのできる変換素子材料を提供す
ることを目的とする。 [発明の要旨] 本発明は、一般式: (Pb1-xLax)(ZryTiz1-x/4O3 [ただし、0.0001≦x≦0.09,0.3≦y≦0.8、
そしてy+z=1である] で表わされるジルコニウムチタン酸鉛ランタンか
らなる光歪アクチユエータ用材料を提供する。 [発明の詳細な記述] (Pb,La)(Zr,Ti)O3との一般式で表わさ
れるジルコニウムチタン酸鉛ランタンが圧電特性
を示すことは既に知られており、PLZTとの略称
を付され圧電材料として利用されている。なお、
光照射による温度変化に由来するものではない、
本質的な光歪現象は従来、報告の例がない。 本発明者は、PLZTの光に対する特性を鋭意研
究した結果、各構成成分が特定の範囲の比率にあ
るPLZTが光の照射により歪み挙動を示すことを
見い出し、さらにその光歪特性を光歪アクチユエ
ータとして利用することを案出し、本発明に到達
した。 光歪アクチユエータは光の照射によつて、その
固体素子の内部に高電界が発生し(これは光起電
力効果と呼ばれる)、その電界による圧電効果に
よつて歪みが誘起されるものである。従つて、光
歪アクチユエータの駆動に当つては、電力を必要
とすることがないため、圧電アクチユエータに比
較した場合であつても付帯設備等の簡易化が容易
に実現する。また、光歪アクチユエータは遠隔の
場所からも光を照射することにより操作できるこ
とから、特に配線設備を設けることが困難な場所
にアクチユエータを設置する場合に有利に使用で
きる。 本発明者の研究によれば、ジルコニウムチタン
酸鉛ランタンであれば全てが光歪特性を示すもの
ではなく、特定の成分比のもの、即ち、一般式 (Pb1-xLax)(ZryTiz1-x/4O3 [ただし、0.0001≦x≦0.09,0.3≦y≦0.8、
そしてy+z=1である] で表わされるジルコニウムチタン酸鉛ランタンの
みが実用的に利用可能な光歪特性を示す。なかで
も上記の一般式において、0.01≦x≦0.06そして
0.4≦y≦0.7であるものが好ましく、さらに0.02
≦x≦0.04そして0.05≦y≦0.60であるものが特
に高い光歪特性を示す。 本発明により提供される光歪特性を示すジルコ
ニウムチタン酸鉛ランタンは、公知のジルコニウ
ムチタン酸鉛ランタンの製造法に準じ、その成分
比率を適宜調整することにより製造することがで
きる。すなわち、例えば、PbO,La2O3,ZrO2
およびTiO2を所望の組成に応じて配合し、これ
を公知のホツトプレス焼結法などを利用して焼結
することにより製造することができる。 本発明の光歪特性を示すジルコニウムチタン酸
鉛ランタンを光歪アクチユエータとして使用する
に際しては、たとえば、焼結体を適当なサイズの
チツプに切り出し、その表面に電極を付設したの
ち、分極処理を施すなどの処理を行なう。 なお、本発明の光歪アクチユエータの使用に当
つて利用できる光に特に限定はないが、紫外光線
から可視光線の波長領域に性能の極大がある。ま
た全色光および単色光のいずれも利用することが
できる。ただし、エネルギー効率と操作の簡便さ
を考慮すると紫外光線をフイルターなどを利用し
て単色化した光線かあるいはアルゴンレーザー光
線が実用上有利である。 なお、本発明の光歪アクチユエータ材料は光音
響変換素子として利用することも可能である。 次に本発明の実施例および比較例を示す。 [実施例1〜5および比較例1] PbO,La2O3,ZrO2およびTiO2の配合量を調
整することにより、一般式: (Pb1-xLax)(ZryTiz1-x/4O3 においてxyzを種々変動させたジルコニウムチタ
ン酸鉛ランタンをホツトプレス焼結法により温度
1220℃で焼結して焼結体を製造した。 この焼結体を3mm×2.6mm×14mmのチツプに切
り出し、その表面に銀ペーストで電極を付けた。
次いで、チツプの3mm切出し方向に分極処理を施
したのち、3mm×14mm切出し面を光学研磨した。 上記の光学研磨面に高圧水銀ランプ光をフイル
ターでほぼ単色化(約366nm)して得た光を照射
した。なおこの照射は、外部印加電界をゼロと
し、電極間開放状態として、光エネルギーが光学
研磨面に約17mW/cm2の割合でステツプ状で付与
される条件で行なつた。 上記の照射により発生した試料チツプの光誘起
歪を歪ゲージを用いて測定した。その結果を第1
表に示す。
[Field of the Invention] The present invention comprises a novel material for a photostrictive actuator. [Background of the Invention] The importance of actuator systems is increasing with the development of mechatronic devices such as robots. Conventional actuators have generally been electromagnetic actuators that use electromagnetic force as a driving source, but in recent years piezoelectric actuators that utilize the piezoelectric effect of solids have been attracting attention. This piezoelectric actuator is a solid material that expands and contracts in shape when voltage is applied, and is an actuator that utilizes this shape change (or the mechanical energy required to prevent expansion and contraction). This piezoelectric actuator solves the problems of high power consumption and noise generation that were problems with conventional electromagnetic actuators. However, when using a piezoelectric actuator, equipment such as a power source and wiring for supplying electric power is still required. [Object of the Invention] The present invention aims to provide a novel photostrictive actuator material that exhibits a useful function as an actuator, that is, a conversion element material that can directly convert optical energy into mechanical energy with high efficiency. purpose. [Summary of the Invention] The present invention is based on the general formula: (Pb 1-x La x ) (Zr y Ti z ) 1-x/4 O 3 [However, 0.0001≦x≦0.09, 0.3≦y≦0.8,
and y+z=1] A photostrictive actuator material made of zirconium lead lanthanum titanate is provided. [Detailed description of the invention] It is already known that zirconium lead lanthanum titanate represented by the general formula (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 exhibits piezoelectric properties, and has been given the abbreviation PLZT. and is used as a piezoelectric material. In addition,
It is not caused by temperature changes caused by light irradiation.
Until now, there have been no reports of the essential photostriction phenomenon. As a result of intensive research into the properties of PLZT against light, the present inventor discovered that PLZT, in which each component has a ratio within a specific range, exhibits distortion behavior when irradiated with light, and further developed the photodistortion properties using a photostriction actuator. The present invention was achieved by devising a method for using the method as a method. In a photostrictive actuator, a high electric field is generated inside the solid-state element by light irradiation (this is called a photovoltaic effect), and distortion is induced by the piezoelectric effect caused by the electric field. Therefore, since no electric power is required to drive the photostrictive actuator, the auxiliary equipment can be easily simplified even when compared to a piezoelectric actuator. Furthermore, since the photostrictive actuator can be operated by irradiating light even from a remote location, it can be advantageously used especially when installing the actuator in a location where it is difficult to install wiring facilities. According to the research of the present inventor, not all zirconium lead lanthanum titanate exhibits photostrictive properties, but those with a specific component ratio, that is, those with the general formula (Pb 1-x La x ) (Zr y Ti z ) 1-x/4 O 3 [However, 0.0001≦x≦0.09, 0.3≦y≦0.8,
and y+z=1] Only zirconium lead lanthanum titanate shown as follows exhibits photostrictive properties that can be used practically. In particular, in the above general formula, 0.01≦x≦0.06 and
It is preferable that 0.4≦y≦0.7, and more preferably 0.02
Those satisfying ≦x≦0.04 and 0.05≦y≦0.60 exhibit particularly high photostriction characteristics. The zirconium lead lanthanum titanate exhibiting photostrictive properties provided by the present invention can be produced by appropriately adjusting the component ratio according to a known method for producing zirconium lead lanthanum titanate. That is, for example, PbO, La 2 O 3 , ZrO 2 ,
and TiO 2 according to the desired composition and sintering this using a known hot press sintering method or the like. When using the zirconium lead lanthanum titanate exhibiting the photostrictive properties of the present invention as a photostrictive actuator, for example, the sintered body is cut into chips of an appropriate size, electrodes are attached to the surface of the chips, and then polarization treatment is performed. etc. Although there is no particular limitation on the light that can be used when using the photostrictive actuator of the present invention, the maximum performance is found in the wavelength range from ultraviolet light to visible light. Further, both full-color light and monochromatic light can be used. However, in terms of energy efficiency and ease of operation, it is practically advantageous to use ultraviolet light made monochromatic using a filter or the like, or argon laser light. Note that the photostrictive actuator material of the present invention can also be used as a photoacoustic conversion element. Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be shown. [Examples 1 to 5 and Comparative Example 1] By adjusting the blending amounts of PbO, La 2 O 3 , ZrO 2 and TiO 2 , the general formula: (Pb 1-x La x ) (Zr y Ti z ) 1 Zirconium lead lanthanum titanate with varying xyz at -x/4 O
A sintered body was produced by sintering at 1220°C. This sintered body was cut into chips of 3 mm x 2.6 mm x 14 mm, and electrodes were attached to the surface using silver paste.
Next, the chip was polarized in the direction in which it was cut out by 3 mm, and then the cut surface of 3 mm x 14 mm was optically polished. The above optically polished surface was irradiated with light obtained by filtering high-pressure mercury lamp light to make it almost monochromatic (approximately 366 nm). This irradiation was carried out under the conditions that the externally applied electric field was zero, the electrodes were kept open, and light energy was applied to the optically polished surface in steps at a rate of about 17 mW/cm 2 . The photo-induced strain of the sample chip caused by the above irradiation was measured using a strain gauge. The result is the first
Shown in the table.

【表】【table】

【表】 すなわち、本発明に規定した成分比を有するジ
ルコニウムチタン酸鉛ランタンは顕著な光歪特性
を示し、光歪アクチユエータ用材料として有用で
ある。
[Table] That is, zirconium lead lanthanum titanate having the component ratio specified in the present invention exhibits remarkable photostrictive properties and is useful as a material for photostrictive actuators.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式: (Pb1-xLax)(ZryTiz1-x/4O3 [ただし、0.0001≦x≦0.09,0.3≦y≦0.8、
そしてy+z=1である] で表わされるジルコニウムチタン酸鉛ランタンか
らなる光歪アクチユエータ用材料。 2 ジルコニウムチタン酸鉛ランタンの一般式に
おいて、0.01≦x≦0.06そして0.4≦y≦0.7であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
光歪アクチユエータ用材料。 3 ジルコニウムチタン酸鉛ランタンの一般式に
おいて、0.02≦x≦0.04そして0.5≦y≦0.60であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
光歪アクチユエータ用材料。
[Claims] 1 General formula: (Pb 1-x La x ) (Zr y Ti z ) 1-x/4 O 3 [However, 0.0001≦x≦0.09, 0.3≦y≦0.8,
and y+z=1] A photostrictive actuator material made of zirconium lead lanthanum titanate. 2. The photostrictive actuator material according to claim 1, wherein in the general formula of zirconium lead lanthanum titanate, 0.01≦x≦0.06 and 0.4≦y≦0.7. 3. The photostrictive actuator material according to claim 2, wherein in the general formula of zirconium lead lanthanum titanate, 0.02≦x≦0.04 and 0.5≦y≦0.60.
JP60046073A 1985-03-07 1985-03-07 Material for optical strain actuator Granted JPS61205620A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60046073A JPS61205620A (en) 1985-03-07 1985-03-07 Material for optical strain actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60046073A JPS61205620A (en) 1985-03-07 1985-03-07 Material for optical strain actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61205620A JPS61205620A (en) 1986-09-11
JPH0524108B2 true JPH0524108B2 (en) 1993-04-06

Family

ID=12736814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60046073A Granted JPS61205620A (en) 1985-03-07 1985-03-07 Material for optical strain actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61205620A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07104502B2 (en) * 1989-01-20 1995-11-13 三菱マテリアル株式会社 Light control device
CA2685334C (en) 2009-10-30 2013-03-12 Honda Motor Co., Ltd. Scrap shape retention

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61205620A (en) 1986-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3110786C2 (en) Piezoelectric PLZT material for a transparent piezoelectric transducer and transducer with such material
US8334454B2 (en) Thin film photovoltaic device
JPH0555616A (en) Apparatus for converting light energy into electric energy and storing it
CA2200844A1 (en) High voltage generator
JP3106187B2 (en) Optical actuator element
JPH0524108B2 (en)
CN1025703C (en) High power piezoelectric ceramic material
JP4147301B2 (en) Photoelectric conversion structure
US4988909A (en) Piezoelectric element with giant electrostrictive effect and ceramic composition for preparing same
CN105645957B (en) A kind of high mechanical-electric coupling performance lead zirconate titanate fine grain piezoelectric ceramics and preparation method thereof
CN113582682A (en) Lead-free piezoelectric ceramic material with high transduction coefficient and preparation method thereof
JPH03104179A (en) Piezoelectric ceramic composition for actuator
JP2716083B2 (en) PZT photovoltaic element
CN114773050B (en) Lead vanadium phosphate ceramic material and preparation method and application thereof
JP2543569B2 (en) Electrostrictive element for fine positioning
Liang et al. Characteristics of photo-mechanical device using PLZT wafer
CN2509721Y (en) Dye type solar energy cell
Thakoor et al. Optical microactuation in piezoceramics
Uchino Photomechanical Effects in Piezoelectric Ceramics
JP2543568B2 (en) Electrostrictive element for fine positioning
JP2543571B2 (en) Electrostrictive element for fine positioning
JP2543570B2 (en) Electrostrictive element for fine positioning
NONAKA et al. Photostriction in lead lanthanum zirconate titanate ceramics enhanced by the additive effect
JP4474553B2 (en) Low temperature film formation of potassium niobate
JP2543572B2 (en) Electrostrictive element for fine positioning