エネルギーを損失させずに浮遊／振動する、磁気浮遊プラットフォームを開発　沖縄科学技術大学院大学

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沖縄科学技術大学院大学は2024年4月8日、エネルギーを損失させずに浮遊／振動する磁気浮遊プラットフォームを開発したと発表した。

外部電力を必要としない浮遊プラットフォームを実現させるためには、外力によってエネルギーが損失していく渦減衰の発生を抑えることが必要だ。また、高精度のセンサーなどに活用するためには、振動プラットフォームの運動エネルギーを最小化することも必要になる。

今回の研究ではグラファイト由来の新素材を開発。化学的に変化させることでグラファイトを電気絶縁体に変えた。これによりエネルギー損失がなくなり、なおかつ真空中での浮遊が可能になった。

炭素の結晶形であるグラファイトは反磁性が強く、磁石に強く反発する。今回、微細なグラファイトビーズの粉末をシリカで化学的にコーティング。その粉末をワックスに混ぜることで、格子状に配置した磁石の上を浮遊する薄い正方形（1×1cm）の板を作製した。

コーティングしたグラファイト・マイクロビーズの走査型電子顕微鏡画像（緑色の領域はシリコンを示し、絶縁コーティングの存在が確認できる）

さらに、同プラットフォームのリアルタイム情報を使って、スピードを落とすためのフィードバック磁力をかけることで動きを減衰させた。減衰率を調整することで運動エネルギーを減らすことができる。

追加のエネルギー入力が必要なく、長時間振動し続ける浮遊プラットフォームは、力や加速度、重力を測定するための新しいタイプのセンサーなど、さまざまな分野に応用できる可能性がある。また、今回開発した浮遊プラットフォームは、十分に冷却することで、これまでよりも感度の高い原子重力計を実現できる可能性があるという。

同大学では、その実現を目指して現在のシステムの改良に取り組むとともに、浮遊材料を用いた機械的振動子を作製することにも焦点を当てて研究を進めている。

関連情報

無重力の可能性を切り開く新素材で革新的な磁気浮上を実現 | 沖縄科学技術大学院大学（OIST）