2016 Fiscal Year Annual Research Report
サイト選択性ならびに規則度を制御した多元系窒化鉄ナノ粒子の創製とその磁性研究
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16H02390
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 昭正 東北大学, 工学研究科, 教授 (30361124)
飛世 正博 東北大学, 工学研究科, 産学官連携研究員 (30766762)
齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁性材料 / 多元系窒化鉄 / 微粒子 / 磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国のエネルギー戦略において、電力の過半を消費しているモーターの効率向上は最重要課題であり、モーターを構成するハード磁性材料およびソフト磁性材料の高性能化が必須となっている。とりわけ(Nd,Dy)-Fe-B磁石にはレアアースが大量に使用され供給不安が拭いきれないため、レアアースに依存しない材料が強く望まれている。本研究は、高飽和磁化材料α”-Fe16N2ナノ粒子の合成技術をベースに、FeをM元素 (M=V、Cr、Mn…)で置換し、Nを規則あるいは不規則配位させることによって(Fe,M)16N2の磁気異方性を変化させてユビキタス元素による高性能磁性材料の創出を図ろうとするものである。具体的には多元系(Fe1-XMX)16N2ナノ粒子の合成方法を確立し、M元素のFe置換サイトの選択性およびNの規則・不規則配位を制御することによって、高い飽和磁化を有するハード磁性材料あるいはソフト磁性材料の実現を目指している。
平成28年度は、最初に第一鉄塩水溶液の中和‐湿式酸化法において第一鉄塩にFeSO4を、中和用にNa2CO3を用いてモル比、酸化温度等を変えて素原料であるα-FeOOHの生成条件を確立した。次にV、Cr、Mnを導入するため、これらの塩化物、硫化物を用い、反応時の条件を種々変えて合成実験を行った。いずれも高濃度でFeをM元素で置換することは難しく約5at%以下の導入に留まった。これらを還元しα-(Fe,M)ナノ粒子を合成した。還元温度が低いほど、M元素の量が多いほどFeOやFe3O4が生成しやすくなることがわかった。窒化条件も単相の(Fe,M)16N2を得るためには、より高温で反応させなければならないこと、高温にすると他の窒化物が生成しやすくなること等が明らかになった。M元素添加により(Fe,M)16N2が得られる還元条件、窒化条件はより厳しくなったと言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
M元素をFeに固溶させたFe1-XMXナノ粒子の合成条件を見出すのに多くの時間を費やした。M元素によって素原料となるα-(Fe,M)OOHナノ粒子の沈殿速度や粒成長速度等が全く異なり、それぞれのM元素にあった合成条件を見出さなければならなかった。窒化条件の検討は計画どおりに進んだが、Fe1-XMXナノ粒子のM元素のサイト選択性の検討を開始するまでには至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
M元素をFeに固溶させたFe1-XMXナノ粒子の合成条件を見出すのに多くの時間を費やした。M元素によって素原料となるα-(Fe,M)OOHナノ粒子の沈殿速度や粒成長速度等が全く異なり、それぞれのM元素にあった合成条件を見出さなければならなかった。窒化条件の検討は計画どおりに進んだが、Fe1-XMXナノ粒子のM元素のサイト選択性の検討を開始するまでには至らなかった。今後は、メスバウァー分光法を用いた超微細磁気構造の解析によるサイト選択性の検討を行う。
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