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強靱かつ軽量性を具えた自立発電型スマート材料を開発 ―磁歪合金ファイバー埋込み強化で大きな振動発電力を達成―

ウェアラブル・IoTデバイス応用へ期待

 東北大学大学院工学研究科材料システム工学専攻の成田史生准教授(材料科学総合学科)は、磁歪ファイバーを"逆磁歪(ぎゃくじわい)効果"の機能を高めて機械構造物本体に埋め込む技術を確立し、強靱かつ軽量で発電性能が世界最高レベルの複合機能型新素材を世界に先駆けて開発しました。
 今回、埋め込んだ磁歪材料は、鉄基で原料が安く、加工性と強度に優れ、磁化・磁歪特性も良いFe‐Co(鉄‐コバルト)合金です。これを直径1~0.2mmの線材にして、磁束が繊維方向に浸透しやすい性質を引出し、かつ、エポキシ系母材樹脂内部に埋め込む際の製造工程を改良して、逆磁歪特性が極めて高い複合材料を作製しました。さらに、樹脂の外側にコイルを配置することにより、衝撃荷重で大きな電圧を発生させることに成功しました。
 今回の複合機能型新素材は、従来の希少金属からなる脆くて加工が難しい磁歪材料2種(希土類系ターフェノールD、Fe‐Ga系ガルフェノール)では不可能とされていた強靱さと軽量化を実現しています。また、構造体に成形一体化できるので設計の自由度もあります。この新素材は、高感度センサ、ウェアラブル・IoT(モノのインターネット)デバイスへのマイクロ環境発電・蓄電機能へも適用可能であり、日本発の"自立発電型"スマート材料の開発一例として注目を浴びております。
 本研究の一部は、公益財団法人みやぎ産業振興機構(井口泰孝理事長)のプロジェクト創出研究会助成事業下の"新磁歪・電磁スマートデバイス開発研究会"の支援を受けて行われております。また、Fe‐Co合金は、古屋泰文氏(東北大学客員教授、弘前大学名誉教授)によって2011年に発明されたもので、東北特殊鋼株式会社によって量産化可能になりました。
 なお、本成果の一部は、材料科学分野の学術雑誌「Advanced EngineeringMaterials」電子版に掲載されております。また、「産学官連携フェア2016みやぎ」ビジネスマッチング展示会・商談会(2016年11月29日(火)10:00~17:00、仙台国際センター)で紹介されます。

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問い合わせ先

東北大学大学院工学研究科 情報広報室
TEL/FAX:022-795-5898
E-mail:eng-pr*eng.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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