東北大学、強靱で軽量な上に発電性能が世界最高レベルの自立発電型スマート材料を開発

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東北大学は2016年11月24日、同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が、”逆磁歪(ぎゃくじわい)効果”の機能を高めた磁歪ファイバーを機械構造物本体に埋め込む技術を確立し、強靱で軽量な上に発電性能が世界最高レベルの自立発電型スマート材料を開発したと発表した。

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)合金だ。成田教授は同素材を直径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、逆磁歪特性が極めて高い複合材料を作製した。さらに、樹脂の外側にコイルを配置し、衝撃荷重で大きな電圧を発生させることにも成功した。

開発された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と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備える。また、構造体に成形一体化できるので、設計の自由度もある。

この新素材は、高感度センサ、ウェアラブル・IoTデバイスへのマイクロ環境発電・蓄電機能へも適用可能。そのため、日本発の”自立発電型”スマート材料の開発例として注目を浴びている。

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