2023-06-13 東北大学
大学院工学研究科 助教 許 皛
【発表のポイント】
- 磁場で駆動可能な新規パラジウム（Pd）系形状記憶合金の開発に成功しました。
- 従来の形状記憶合金に比べ、動作に伴うエネルギーロスを約1/100に抑えました。
- 100 K（-173℃）近傍の低温において、希土類磁歪（じわい）（注1）材料に匹敵する2500 ppm（注2）以上の巨大磁歪を実現しました。
- 水素社会の実現に必要な低温用アクチュエーターや磁歪材料への応用が期待されます。
【概要】
形状記憶合金は、変形後、加熱によって元の形に戻る特性を生かし、センサーやアクチュエーターに応用されています。一部の形状記憶合金は磁場にも応答して形状記憶効果が現れるため、温度駆動より高速に動作することで注目を集めています。
これらの合金は、動作に伴い大きなエネルギーロスが生じますが、東北大学大学院工学研究科博士後期課程の伊東達矢氏（研究当時）と許皛助教らの研究グループは、東京大学との共同研究により、このエネルギーロスを約1/100に低減させた新規Pd系合金の開発に成功しました（図1(a)）。
さらに、本Pd系合金は、低温において希土類磁歪材料に匹敵する2500 ppm以上の巨大磁歪を示し、極低温環境で駆動可能なアクチュエーターへの応用により水素社会への貢献も期待されます（図1(b)）。
本成果は、2023年6月13日付のドイツ科学誌Advanced Scienceに掲載されました。
図1 (a) 開発したPd系形状記憶合金と従来合金との磁場駆動でのエネルギーロスの比較。本合金では動作に伴うエネルギーロスが約1/100に抑えられた。
(b) 本Pd系単結晶合金における低温の磁歪特性。100 K近傍の低温において、希土類磁歪材料に匹敵する2500 ppm以上の巨大磁歪を実現した。
【用語解説】
注１ 磁歪
磁場を加えたときに物質の形状が変化する現象。純Niや純Coでは40〜60 ppm程度の小さい磁歪を示すが、鉄・ガリウム（Fe-Ga）合金（Galfenol)では200 ppm以上、テルビウム・ジスプロシウム・鉄（Tb-Dy-Fe）合金（Terfenol-D）では1000 ppm以上の巨大磁歪を示すことから、魚群探知機、電動アシスト自転車の踏力センサーや振動発電素子など、幅広く実用化されている。
注２ ppm
パーツ・パー・ミリオン。百万分の一。2500 ppmは0.25%である。
問い合わせ先
（研究に関すること）
東北大学大学院工学研究科
助教 許 皛
（報道に関すること）
東北大学大学院工学研究科
情報広報室 沼澤 みどり
