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2013 Fiscal Year Annual Research Report

磁性ナノ複合材料によりノベルメタマテリアルの応用

Research Project

Project/Area Number 13F03205
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

唐 捷  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, グループリーダー

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) QIN Faxiang  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 外国人特別研究員
Keywordsmetacomposites / ferromagnetic microwires / hybrid composites / metamaterials / plasma frequency / cloaking / permittivity
Research Abstract

メタマテリアルは光を含む電磁波に対して、自然界の物質にはない振り舞いをする人工物質であり、自然にない物質の設計・創製ができる。本研究では、磁性ナノ材料及びナノ炭素材料を用いたノベルメタマテリアル構造を作製し、新しい分野への応用を試みる。また、作製した構造の組織及び特性を評価し、デバイス特性との関連性を解釈する。さらにメタマテリアル構造を改善し、高性能構造を設計する。
今年度において、主に下記の新しい複合材料の探索を行った。
(1)充填材料の選択。優れた電気磁性特性を得るために、微小サイズ及び優れたソフトマグネチック特性を利用し、Co系及びFe系強磁性体マイクロワイヤを用いた。応力テストとVSMを用いた機械的及び電気的な特性評価を行った。(2)マトリックスの選択。材料の力学強度の保持のため、グラス増強エポキシー樹脂材料を用いた。(3)複合材料の作製。単一の群列、交差する群列、混成の郡列として混成のメソ構造の設計により、ポリマーにマイクロワイヤーを埋め込んだ。(4)複合材料特性評価を行った。ree-spaceme asurement rig法を用いて、電磁特性を評価した。
以上の結果によって、制御ができる透過窓をもつメタマテリアルを得ることを検討した。ターゲット周波数で簡単なマイクロワイヤ複合構造により、期待されるメタマテリアル特性が引き出したことを証明した。
優れた結果に基づく、様々な研究発表も行った。今年度にAPL誌の3論文を含む4論文を発表し、2論文が投稿中である。また、2013年度にスペインのDICNMA、ストックホルムのPIERSの2つの招待講演を含む国際学会で三件口頭発表を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究は明確な計画と堅実な基礎で業務を行っている。新しい発見と同様、当初の予定された研究も円滑に行っている。現在のケースでは、ワイヤーの単一郡列から混成の様式に交差するというような、単純な事や複雑なことも論理に従って進めている。常に、新しく開発された物理学で新しい所見を見出していることである。それゆえ、この研究はここまでの所、大いに成功しているのである。

Strategy for Future Research Activity

研究計画によって進める。ナノワイヤーを使用することと合わせ、温度や圧力などの影響も検討する。
磁気特性を最適化するための目的に合わせたワイヤー以外に、より一層さまざまなメソ構造で複合物を作製することを試みる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Influence of direct bias current on the electromagnetic properties of melt-extracted microwires and their composites2014

    • Author(s)
      F. X. Qin, J. Tang, V. V. Popov, J. S. Liu, H. X. Peng, C. Brosseau
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 104 Pages: 012901

    • DOI

      dx.doi.org/10.1063/1.4861185

  • [Journal Article] The left-hand behaviour of polymer composites with Fe-based microwires2014

    • Author(s)
      F.X. Qin, Y. Luo, H.X. Peng, J. Tang, M. Ipatov, V. Zhukova, A.Zhukov, J. Gonzalez
    • Journal Title

      Physica status solidi C

      Volume: 11 Pages: 1086-1088

    • DOI

      dx.doi.org/10.1002/pssc.201300561

  • [Journal Article] Magnetic field and mechanical stress tunable microwave properties of composites containing Fe-based microwires2014

    • Author(s)
      LUO Yang, PENG Hua-Xin, QIN Faxing, ADOHI Bibi Jean Pierre and BROSSEAU Christian
    • Journal Title

      Apptied Physics Letters

      Volume: 104 Pages: 121912

    • DOI

      10.1063/1.4869759

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microwave characteristics of polymer metacomposites containing Fe-based magnetic microwires.2013

    • Author(s)
      LUO Yang, PENG Hua-Xin, QIN Faxiang, IPATOV Mihail, ZHUKOVA Valentina, ZHUKOV Arcady and GONZALEZ Julian
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 103 Pages: 251902

    • DOI

      10.1063/1.4850196

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ferromagnetic microwire polymer metacomposites for cloaking application2013

    • Author(s)
      QIN Faxiang, LUO Yang, TANG Jie, PENG Hua-Xin, IPATOV Mihail, and ZHUKOV Arcady
    • Organizer
      23rd Annual Meeting of MRS-Japan
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Year and Date
      2013-12-09
  • [Presentation] The left-handed behaviour and absorption properties of polymer composites with Fe-based ferromagnetic microwires2013

    • Author(s)
      QIN Faxiang, LUO Yang, PENG Hua-Xin, TANG Jie, IPATOV Mihail, ZHUKOVA Valentina ZHUKOV Arcady and GONZALEZ Julian
    • Organizer
      Donostia International Conference on Nanoscaled Magnetism and Applications
    • Place of Presentation
      Donostita-San Sebastian, Spain
    • Year and Date
      2013-09-12
    • Invited
  • [Presentation] Ferromagnetic microwires enabled multifunctional polymer meta-composites2013

    • Author(s)
      QIN Faxiang, PENG Hua-Xin and TANG Jie
    • Organizer
      PIERS 2013
    • Place of Presentation
      Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      2013-08-14
    • Invited
  • [Book] Ferromagnetic Microwires Enabled Multifunctional Composites2014

    • Author(s)
      QIN Faxiang.
    • Total Pages
      162
    • Publisher
      Scholars' Press
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.nims.go.jp/1Dnanomaterials/english/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] Graphene/CNT 3D nanocomposite as cathode for lithium-ion supercapacitor application.2014

    • Inventor(s)
      唐 捷, 秦 発祥, 秦 禄昌
    • Industrial Property Rights Holder
      唐 捷, 秦 発祥, 秦 禄昌
    • Industrial Property Rights Type
      特許 特願
    • Industrial Property Number
      2014-037901
    • Filing Date
      2014-02-28

URL: 

Published: 2015-07-15  

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