WO2006100885A1 - 金属コアを有する圧電ファイバが埋設された機能性複合材料 - Google Patents

Abstract

【課題】　周囲の環境変化に対応可能な機能性複合材料を提供すること。【解決手段】　本発明によると、溝が形成された第一の金属基板にインサート層を形成する工程と、前記第一の金属基板に金属コアを有する圧電ファイバを配置する工程と、第二の金属基板と前記第一の金属基板とをホットプレスする工程と、を有する機能性複合材料の製造方法が提供される。本発明によると、周囲の環境変化に対応可能な機能性複合材料を提供することができる。

Description

明 細 書

金属コアを有する圧電ファイバが埋設された機能性複合材料

技術分野

[0001] 本発明は、圧電ファイバが坦設された機能性複合材料及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] マトリクス材料の中に様々なファイバ等を埋め込んで複合化することで周囲の環境変 化に対応可能な機能性複合材料が提案されて以来、その実現に向け研究が盛んに 行われている。

[0003] 金属マトリクス材料の中にファイバを埋め込んで複合化する従来の技術としては、例 えば下記特許文献 1及び 2がある。

[0004] 下記特許文献 1に記載の技術では、金属マトリックス材料の中に光ファイバを埋設し た機能性複合材料の製造技術が記載されている。また、下記特許文献 2に記載の技 術では、金属マトリックス材料の中に長繊維強化複合材料と短繊維強化複合材料を 坦設した機能性複合材料の製造技術が記載されている。

[0005] 一方で、金属コアを有する PZTファイバを坦設し、応答性の良いセンサ及びァクチュ エータとして機能させようとする機能性複合材料が下記特許文献 3に記載されている

。なお金属コアを有する PZTファイバは、 Ptなどの金属コアの周囲に Pb、 Zr、 Ti等の 元素を含む圧電材料が形成されてなるファイバである。

特許文献 1 :特開 2001— 82918号公報

特許文献 2：特開 2002— 283487号公報

特許文献 3 :特開 2003— 328266号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力、しながら、上記特許文献 1に記載の技術は光ファイバを坦設するものであって、 金属コアを有する圧電ファイバを埋設するものではなぐ特許文献 2においても強化 繊維を埋設するものであって、金属コアを有する圧電ファイバを坦設するものではな レ、。金属コアを有する圧電ファイバは非常に脆ぐ更にアルミニウムなどの金属とも反 応性が高ぐ金属コアを有する圧電ファイバを坦設するにあたり金属をマトリックス材 料として採用することはきわめて困難であり、実現されていない。上記特許文献 3に 記載の技術も、マトリクス材料として炭素繊維強化プラスチックを用いており、金属で はない。金属コア入り圧電ファイバをセンサゃァクチユエータとして使う場合は、内部 の金属コアと外部の導電性材料との間に電圧を加え利用するため、炭素繊維強化プ ラスチックより金属材料に坦め込んだ場合のほうが効果的に電圧をカ卩えることが出来 るため、ァクチユエータとしての機能が格段に向上すると期待できる。

[0007] そこで、本発明は上記課題を鑑み、脆弱な金属コアを有する圧電ファイバを金属に 坦設した機能性複合材料を実現するための製造方法を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成するための一手段に係る機能性複合材料の製造方法は、溝が形成 された第一の金属基板にインサート層を形成する工程、第一の金属基板に金属コア を有する圧電ファイバを配置する工程、第二の基板を用いて第一の基板と第二の基 板とによってインサート層をホットプレスする工程、を有する。これにより、初めて脆い 圧電ファイバをアルミニウムなどの金属マトリックス中に坦設することが可能となる。

[0009] また上記手段において、限定されるわけではないが、第一の金属基板及び第二の金 属基板をアルミニウム又はその合金とし、インサート層を銅又はその合金とすることが より望ましい。アルミニウムは軽量で高強度な材料であってァクチユエータとして望ま しい材質であるとともに、銅をインサート層として用いることで、共晶点をアルミニウム の融点である 933Kよりも下げ、ホットプレスの温度を低くして圧電ファイバへのダメー ジをより低減させることができる。

[0010] また上記手段において、限定されるわけではなレ、が、溝の深さを圧電ファイバの径ょ りも、インサート層の 4倍以上 7倍以内深くさせることがより望ましい。これは、アルミ二 ゥムと銅とがホットプレスにより共晶組成またはそれに近い組成の合金となり、アルミ二 ゥム基板の厚さを減少させることに想到した結果なされたものであり、具体的には銅 のインサート層がアルミニウムと共晶反応して液相の合金となる際、インサート層の 4 倍程度アルミニウム基板の厚さを減少させると考えられたため、この範囲にすることで より良好な機能性複合材料を製造することができる。また、 7倍以内とすることでホット プレス後もインサート層が共晶合金としてマトリクス中に残ることによる脆弱化（強度低 下）を防止することができより望ましい。

[0011] また上記手段において、限定されるわけではなレ、が、ホットプレスする工程の温度は 、 853Kより高く 893Kより低いことがより望ましい。 893K以上とすると PZTファイバが 破断してしまうおそれがある一方、 853K以下であるとアルミニウムと銅との共晶合金 が圧電ファイバ周辺に多量に残存し、構造材料としての強度が低下してしまうためで ある。なおこの場合において、限定されるわけではないが、ホットプレスする工程の圧 力は、 1. IMPaより高く 4. 4MPaより低い範囲内であることがより望ましぐ更に望ま しくは 1. 5MPa以上 4MPa以下である。

[0012] また、上記目的を達成するための他の一手段に係る機能性複合材料の製造方法は 、第一の基板にインサート層を形成する工程、インサート層が形成された前記第一の 基板に溝を形成する工程、前記溝が形成された第一の基板に金属コアを有する圧 電ファイバを配置する工程、第二の基板と前記第一の基板とをホットプレスする工程 、を有する。

[0013] また、上記手段において、限定されるわけではないが、前記第一の金属基板及び前 記第二の金属基板はアルミニウム又はその合金であり、前記インサート層は銅又は その合金であり、前記溝の深さは、該溝に配置される圧電ファイバの径よりも、前記ィ ンサート層の 4倍以上 7倍以内深いことがより望ましい。

[0014] また、上記手段において、限定されるわけではないが、前記第一の金属基板及び前 記第二の金属基板はアルミニウム又はその合金であり、前記インサート層は銅又は その合金であり、前記ホットプレスする工程の温度は、 853Kより高く、 893Kより低い 温度であることがより望ましい。

[0015] また、上記手段において、限定されるわけではないが、前記ホットプレスする工程は、

1. IMPaより高く 4. 4MPaより低い圧力であることがより望ましぐ更に望ましくは 1.

5MPa以上 4MPa以下の圧力である。

[0016] また上記目的を達成するための他の一手段に係る機能性複合材料は、金属コアを 有する圧電ファイバがアルミニウム又はその合金に坦設される。これによりセンサ及 びァクチユエータ機能の発揮が可能となる。 発明の効果

[0017] 以上により、金属コアを有する圧電ファイバを金属に埋設した機能性複合材料及び その製造方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

[0019] 図 1は、本実施形態に係る機能性複合材料 (以下「本機能性複合材料」という。）の製 造工程の概略を示す図である。本機能性複合材料の製造工程は、第一の金属基板 3にインサート層 2を形成する工程（図 1 (A) )、インサート層 2が形成された第一の基 板 3に溝形成用のファイバ 1を用いて溝 4を形成する工程（図 1 (B) )、第一の金属基 板 3の溝 4に金属コア 5aを有する圧電ファイバ 5を配置する工程（図 1 (C) )、第二の 基板 6を用いて第一の基板 3と第二の基板 6をホットプレスする工程（図 1 (D) )、を有 する。

[0020] 第一及び第二の金属基板 3、 6は、金属コア 5aを有する圧電ファイバ 5を埋設可能で あって導電性のものであれば他の金属の採用も可能であり限定されるわけではない 力 アルミニウム又はこの合金材料であることが好ましい。なお本明細書において「第 一の金属基板」、「第二の金属基板」と表現するが、説明における一対の金属基板に 対する便宜上の称呼であり、特に限定的な意味をもたない。また、本明細書では、第 一及び第二の金属基板をホットプレスして接着した状態のものを「金属マトリックス材 料」と表現する。なお、第一の金属基板 3、第二の金属基板 6の厚さとしては坦設する 圧電ファイバ 5の直径ゃァクチユエータとしての機能を考慮して適宜調整可能であり 限定されるわけではなレ、が、概ね 0. 3mm〜数十 mmの範囲、より望ましくは 0. 3m m〜2mm程度の範囲にあることが高体積化、多層化の観点からより望ましい。

[0021] 第一の金属基板 3には溝 4が形成されており、圧電ファイバ 5が配置される。溝 4の形 成方法としては様々採用できる力 例えば作成したい溝の深さに対応したステンレス のファイバを金属基板上に配置し、圧力を加えることで溝 4を形成する方法が挙げら れる（図 1 (A) )。なお、溝 4の形成は、図 1で示すようにインサート層 2を形成した後行 うことによっても可能であるし、インサート層 2を形成する前に第一の金属基板 3の表 面に対し直接行うこともできる。ここで本明細書にいう「溝の深さ」とは、溝 4が形成さ れる第一の金属基板 3の表面から溝 4が形成された溝 4の最下点までの長さをいい、 溝 4の深さという場合にインサート層 2の厚さは考慮しない。なお、溝 4の深さとしては 、坦設する圧電ファイバ 5の直径などにより適宜調整可能であり限定されるわけでは なレ、が、溝 4に配置される圧電ファイバ 5の径よりもインサート層 2の 4倍以上 7倍以内 深レ、ことがより望ましい。なお、溝の深さとしては、基板の横断面から光学顕微鏡を用 レ、て測定することもできるし、レーザー変位計を用いても測定することができる。

[0022] インサート層 2は、第一及び第二の金属基板 3、 6をホットプレスする際に、それらと反 応することにより接着層として機能するとともに、溝と圧電ファイバとの隙間をうめること により保護層として機能する層であって、導電性のものであれば他の金属の採用も可 能であり限定されるわけではないが、アルミニウムを基板として採用する場合、銅又は その合金であることが望ましい。インサート層 2の形成は様々な方法により形成するこ とができ、例えば薄い箔を基板上に配置することやスパッタリング法、めっき法、蒸着 法、イオンプレーティング法など周知の常法を用いることができる。インサート層の厚 さとしては、ホットプレスによって第一及び第二の金属基板 3、 6を接着できる厚さが 必要である一方、あまりに厚すぎて機能性材料としての機能 (構造材料としての強度 )を阻害しない範囲であることが望ましぐ限定されるわけではないが例えば 5 /i m以 上 20 /i m以下であることがより望ましい。

[0023] なお上記の好ましい例として第一及び第二の金属基板 3、 6としてアルミニウムを採用 し、インサート層 2として銅を採用した場合、より低温、低圧の状態でホットプレスを行 うことができるようになり、アルミニウムと圧電材料との反応を抑え、脆弱な圧電フアイ バの破壊も防止することができる。具体的には、アルミニウムと銅とを採用することで ホットプレスにより共晶反応を生じさせ融点を下げることができ（821K)、圧電フアイ バへのダメージを低減させることができる（図 2に相図を示しておく。図中丸を付した 部分が共晶点となる)。

[0024] 本実施形態に力かる金属コア 5aを有する圧電ファイバ 5は、線状の金属コアを中心 近傍に配置し、その周囲に圧電材料を被覆した構成のファイバであり、特に限定され るというわけではないが製作の観点から金属コアを有する PZTファイバがより望ましい 。金属コアを有する PZTファイバとは白金のコアに Pb、 Zr、 Tiなどの金属を含む圧電 材料が被覆されたものである。なお、圧電ファイバの断面は特に限定されるわけでは ないが、金属マトリックスと金属コアとの距離を考慮してほぼ円形状であることが望ま しい。また圧電ファイバの直径としては特段に制限されるものではないが 50 /i m以上 lmm以下、より望ましくは 50 x m以上 0. 5mm以下の範囲にあり、金属コアの直径と しては 10 μ m以上 100 μ m以下の範囲にあることがより望ましレ、。ここで一例として金 属コアを有する P

ZTファイバの断面図を図 3に示しておく。

[0025] 次に、インサート層 2を挟んで第一及び第二の金属基板 3、 6をホットプレスする工程 としては、選択する材料ゃ圧電ファイバ 5aによって適宜調整可能であり限定されるわ けではないが、例えばアルミニウムを金属基板とし、銅をインサート層 2として用いた 場合、 853Kより高く 893Kより低い範囲内であることが望ましい。図 2で示すように、 銅とアルミニウムを用いた場合、融点を共晶点である 821Kにまで下げることができる 力 あまりに低すぎるとホットプレス後においてもマトリクス中に共晶合金が多く残って しまい機能性複合材料としての機能を低下させてしまうおそれもあるため、 853Kより 高くすることが望ましい。一方で、温度があまりに高い場合、共晶合金をマトリクス中 力 効果的に取り除くことができるものの、周囲の金属マトリックス材料が軟ィ匕し、圧電 ファイバに耐えられる以上の応力が加わり圧電ファイバを破壊してしまうおそれがある ため、 893K未満であることが望ましい。なお、この際に圧力としては基板を接合でき る圧力以上、圧電ファイバが破壊しない程度の圧力範囲であることが望ましぐ 1. 1 MPaより高く 4. 4MPaより低い範囲内にあることが望ましぐより望ましくは 1. 5MPa 以上 4MPa以下の圧力である。またホットプレスの時間としては 5分以上 1時間以内 の範囲内にあることが望ましレ、。

[0026] 以上、本実施形態によると、非常に脆い圧電ファイバ、特に PZTファイバを金属マトリ ックス中に埋設させることができるようになる。

[0027] なお本機能性複合材料において、埋設される圧電ファイバ 5は 1本であっても良いが 、機能性複合材料としての機能性を高めるためには複数本であることも望ましい。こ の断面図を図 4に示しておく。本機能性複合材料は圧電ファイバ 5中に金属コア 5aを 有するとともにマトリックス材料も金属であるため、これら金属間に電界を印加すること で圧電ファイバにひずみを生じさせることができる。このひずみは結果的にマトリクス に対し作用し、マトリックスを圧電ファイバが変形する方向に伸ばす又は縮める動作 を行わせることができるようになる。特に上記特許文献 3に記載の機能性複合材料（ 図 5参照）では、櫛歯状に配置された電極構成を採用し、この櫛歯電極間に電界を 印加することで圧電ファイバに電界を印加していたため、圧電ファイバ中に電界を印 加することのできる領域が限られていたが、本機能性複合材料では圧電ファイバを坦 設するマトリクス材料自体が極めて導電性の高い金属であるため、圧電ファイバ中に 広く電界を印加することが可能となり非常に効率が良くなり、格段の機能向上が期待 できる。

[0028] (機能性複合材料例 1) 本実施形態にかかる機能性複合材料について実際に製造 した。本機能性複合材料例では第一及び第二の金属基板としてアルミニウムを、イン サート層として銅を用いた。

[0029] 第一の基板としてのアルミニウムの厚さは 1. 5mmとし、長さは 15mm、幅は 30mmと した。その後インサート層として 10 / mの銅箔を重ねた。

[0030] 次に、このインサート層が設けられた第一の基板に直径 300 μ mのステンレス製のフ アイバを押しあて、 250 /i mの深さの溝を形成した。なお溝の幅は 300 μ ΐηであった

[0031] その後、直径約 200 μ mの ΡΖΤファイバを溝に配置し、厚さ 1. 5mm、幅 15mm、長 さ 30mmの第二のアルミニウムからなる金属基板を 2· 2MPaの圧力、 873Kで 2. 4k sホットプレスした。この結果作成された機能性複合材料の断面図を図 6に示す。本 機能性複合材料では PZTファイバは破壊されることなく良好に存在しており、また共 晶合金の除去も十分に行われており、良好な機能性複合材料となっていた。

[0032] また、ここで作製した機能性複合材料について、機能を確認するための確認実験を 行った。この確認実験の装置の概略を図 7 (A)、（B)に示す。図 7 (A)に示すとおり 本確認実験のための装置は、振動板 7 (アルミニウム（A1050P_H24)、 200mm X 50mm X lmm)と、この振動板 7を固定する万力 8とを有しており、振動板 7には更に コイル 9、上記作製した機能性複合材料 10、が配置されている。また図 7 (B)が示す とおりコイル 9には任意波発生装置 11及びアンプ 12が接続されており、コイル 9に周 期的な電圧を印加し、コイル 9に対面するよう配置された磁石と相互作用させることで 振動板 7を周期的に振動させることができる。なお、振動板の振動による変位はレー ザ一変位計 13を用い、このレーザー変位計 13の出力及び任意波発生装置 11の出 力はオシロスコープ 14によって観測した。この測定の結果を図 8に示す。なお、コィ ノレには 15Hz、振幅 10Vの電圧を印加しており、図 8の横軸は時間を、縦軸は出力（ 電圧）を示している。

[0033] 図 8の結果により、レーザー変位計による出力の形状と本機能性複合材料の出力の 形状ほぼ一致していることが確認できた。これは本機能性複合材料の出力が外部か らの圧力等に対応していること、本機能性複合材料が圧電ファイバの電気的特性を 損なうことなく機能させることができることを確認した。

[0034] また、本機能性複合材料について別の確認実験も行った。図 9 (A)、 (B)に本確認 実験のための装置を示す。本確認実験のための装置は、上記の確認実験と同様で あるが、図 7 (B)のアンプ 12及びオシロスコープ 14に代わりロックインアンプ 15を用 いている点が異なる。この結果を図 10に示す。

[0035] 図 10で示すとおり、本機能性複合材料によると本機能性複合材料における共振周 波数（34. 5Hz付近）を挟んで位相が 180度変化していることから、本機能性材料が 入力電圧等による外乱ではなく圧電効果により出力を発生していることが確認できた

[0036] (比較例 1) 比較例として、インサート層を形成しない機能性材料例を作成した。温 度としては 873K、圧力を 16. 4MPaとした以外は機能性複合材料 1とほぼ同様の構 成を採用した。この断面図を図 11に示す。これは、インサート層を形成していないた め、 PZTファイバが高いプレス圧力に耐えられず完全に破壊してしまったことを示し ている。以上により、インサート層の形成が必須であることが確認できた。

[0037] (機能性複合材料例 2) ホットプレスの温度を 893Kとした以外は機能性複合材料例 1とほぼ同じ条件で作成した。この結果作成された機能性複合材料の断面図を図 12 に示す。本機能性複合材料においては、共晶合金の除去は十分に行われていたも のの、図 13で示すような破断が観測された。これは、高温であることにより、アルミ二 ゥムマトリックスが軟化し、繊維の方向に流動が起こったため、圧電材料にクラックを 生じさせてしまったためと思われる。

[0038] (機能性複合材料例 3) ホットプレスの温度を 853Kとした以外は機能性複合材料 1 とほぼ同じ条件で作成した。この結果作成された機能性複合材料の断面図を図 14 に示す。本機能性複合材料では PZTファイバの破断は観測されなかったが、温度が 低かったため共晶合金がマトリックス中に多量に残存してしまっているのが確認でき た。

[0039] 以上により、ホットプレスの温度としては 853Kより高く 893Kより低いことが望ましいこ とが確認できた。

[0040] (機能性複合材料例 4) PZTファイバの直径を約 200 x mとし、溝の深さを 230 x m 、インサート層を 10 μ mとした以外は機能性複合材料 1と同様の方法によって作成し た。この結果作成された機能性複合材料の断面図を図 15に示す。本機能性複合材 料では、 PZTファイバが破壊されていることを確認した。これはアルミニウムと銅とによ り共晶合金が形成され、アルミニウム基板の表面が液相となり流出した結果溝の深さ が浅くなり PZTファイバが金属基板に直接押されることで耐えられる以上の圧力が加 わってしまったためと考えられる。すなわち、溝の深さは PZTファイバの直径よりもィ ンサート層の 3倍よりも大きくすることが望ましいことがわかった。

[0041] (機能性複合材料 5) 溝の深さを 300 / mとした以外は機能性複合材料 4とほぼ同 様の方法によって作成した。この機能性複合材料の断面図を図 16に示す。本機能 性複合材料では金属コアを有する PZTファイバは健全であることが確認できた。但し 、溝が必要以上に深いために圧電ファイバの周囲に空隙を残存させてしまい、さらに アルミニウムと銅との共晶合金を効果的に取り除くことができず、残存させてしまって いた。即ち、インサート層の厚さの 10倍よりは小さいことが望ましいことがわ力、つた。

[0042] (機能性複合材料 6) 溝の深さを 280 μ mとした以外は機能性複合材料 5とほぼ同 様の方法によって作成した。本機能性複合材料では金属コアを有する PZTファイバ は健全であることが確認できた。但し、溝が上記例と同様、必要以上に深いためにァ ノレミニゥムと銅との共晶合金を効果的に取り除くことができず、残存させてしまってい た。即ち、インサート層の厚さの 8倍よりは小さいことが望ましいことがわかった。

[0043] (機能性複合材料 7) ホットプレスする圧力を 3. 3MPaとした以外は機能性複合材 料 1とほぼ同様の方法によってそれぞれ作成した。いずれの本機能性複合材料も、 上記図 6で示したように PZTファイバが破壊されることなく良好に存在しており、また 共晶合金の除去も十分に行われており、良好な機能性複合材料であった。

[0044] (機能性複合材料 8) ホットプレスする圧力を 4. 4MPaとした以外は機能性複合材 料 1とほぼ同様の方法によって作成した。本機能性複合材料では本機能性複合材料 では、 PZTファイバが破壊されてしまっていることを確認した。これは、圧力が高すぎ るためであると考えられ、圧力としては 4. 4MPaよりも低いことが望ましいことがわか つた。

[0045] (機能性複合材料 9) ホットプレスする圧力を 1. IMPaとした以外は機能性複合材 料 1とほぼ同様の方法によって作成した。本機能性複合材料では、共晶合金を十分 に材料外に排出することができず残存させてしまっていること、および圧電ファイバの 周囲に空隙が残存していることを確認した。これは圧力が低すぎるためであると考え られ、圧力としては 1. IMPaよりも高いことが望ましいことがわ力 た。

[0046] (機能性複合材料 10、 11、 12) 溝の深さを 240、 260又は 270 μ mとした以外は機 能性複合材料 1とほぼ同様の方法によってそれぞれ作成した。いずれの本機能性複 合材料も、上記図 6で示したように PZTファイバが破壊されることなく良好に存在して おり、また共晶合金の除去も十分に行われており、良好な機能性複合材料であった

[0047] 以上、本実施形態によって、非常に脆い圧電ファイバ特に PZTファイバを金属マトリ ックス材料中に埋設させることができるようになる。

[0048] なお上記実施形態では、インサート層を第一の基板に形成しているが、第二の基板 側にのみインサート層形成し、ホットプレスを行うことも可能である。これによると、溝部 にインサート層が形成されないため、上記実施形態に比べ、溝の深さの調整がより容 易になるという利点、残留共晶合金を少なくさせることができるという利点がある。なお また他の態様として、第一及び第二の基板双方にインサート層を形成することも可能 ではある。

産業上の利用可能性

[0049] 本発明によると、金属コアを有する圧電ファイバを金属に埋設した機能性複合材料を 実現することができ、周囲の環境変化に対応可能な機能性複合材料が提供される。 本発明の機能性複合材料は、構造体に生じた振動の検出やその抑制に利用するこ とができるため、騒音の抑制に利用することが出来る。また構造体の外部や内部に生 じた亀裂の検出、疲労破壊の事前検出などのへルスモニタリングへの利用が可能で ある。

図面の簡単な説明

[0050] [図 1]本発明の一実施形態に係る機能性複合材料の製造工程の概略を示す図であ る。

[図 2]アルミニウムと銅における相図である。

[図 3]圧電ファイバの断面図である。

[図 4]複数の圧電ファイバが埋設された場合における機能性複合材料の概略を示す 図である。

[図 5]従来技術を示す図（特許文献 3)である。

[図 6]機能性複合材料例 1における断面図である。

[図 7] (A) (B)機能性複合材料例 1に対する機能の確認実験の装置を示す図である [図 8]図 7の装置による測定結果を示す図。

[図 9] (A) (B)機能性複合材料例 1に対する機能の確認実験の装置を示す図である

[図 10]図 9の装置による測定結果を示す図。

[図 11]比較例における断面図である。

[図 12]機能性複合材料例 2における断面図である。

[図 13]機能性複合材料例 2における他の部分の断面図である。

[図 14]機能性複合材料例 3における断面図である。

[図 15]機能性複合材料例 4における断面図である。

[図 16]機能性複合材料例 5における断面図である。

符号の説明

[0051] 1…ファイノく、 2…インサート層、 3…第一の金属基板、 4…溝、 5…圧電ファイバ、 5a …金属コア、 6…第二の基板、 7…振動板、 8…万力、 9…コイル、 10···、

Claims

請求の範囲

[1] 第一の基板にインサート層を形成する工程、 インサート層が形成された前記第一の 基板に溝を形成する工程、 前記溝が形成された第一の基板に金属コアを有する圧 電ファイバを配置する工程、 第二の基板と前記第一の基板とをホットプレスするェ 程、を有する機能性複合材料の製造方法。

[2] 前記第一の金属基板及び前記第二の金属基板はアルミニウム又はその合金であり、 前記インサート層は銅又はその合金であり、 前記溝の深さは、該溝に配置される 圧電ファイバの径よりも、前記インサート層の 4倍以上 7倍以内深い請求項 1記載の 機能性複合材料の製造方法。

[3] 前記第一の金属基板及び前記第二の金属基板はアルミニウム又はその合金であり、 前記インサート層は銅又はその合金であり、 前記ホットプレスする工程の温度は、 853Kより高ぐ 893Kより低い温度である請求項 1記載の機能性複合材料の製造方 法。

[4] 前記ホットプレスする工程は、 1. IMPaより高く 4. 4MPaより低い圧力である請求項

2又は 3記載の複合材料の製造方法。

[5] 金属コアを有する圧電ファイバがアルミニウム又はその合金に坦設されることによりセ ンサ及びァクチユエータ機能が発揮可能な機能性複合材料。

[6] 溝が形成された第一の金属基板にインサート層を形成する工程、 前記第一の金属 基板に金属コアを有する圧電ファイバを配置する工程、 第二の金属基板と前記第 一の金属基板とをホットプレスする工程、を有する機能性複合材料の製造方法。

[7] 前記第一の金属基板及び前記第二の金属基板はアルミニウム又はその合金であり、 前記インサート層は銅又はその合金であり、 前記溝の深さは、該溝に配置される 圧電ファイバの径よりも、前記インサート層の 4倍以上 7倍以内深いことを特徴とする 請求項 6記載の機能性複合材料の製造方法。