2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of flexible permanent magnet by aggregate formation of iron-filled carbon nanotubes
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16K04899
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
佐藤 英樹 三重大学, 工学研究科, 准教授 (40324545)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 強磁性金属内包カーボンナノチューブ / カーボンナノチューブ繊維 / 気体放電 / 磁気特性 / 高保磁力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
永久磁石としての特性に優れた鉄内包カーボンナノチューブ（Fe@CNT）をシート状に成形，あるいは紡績して撚糸とし，集合体を作製することでそのバルクを形成できれば，高性能でかつ柔軟性を有する永久磁石が作製でき，モーターなど各種電気機器の軽量化・低消費電力化と高性能化など，様々な応用が期待できる。本研究では，Fe@CNTによる高性能でフレキシブルな永久磁石の作製のための基礎検討として，（１）Fe@CNTの磁気特性向上，（２）Fe@CNTを高度に集積化可能な技術の開発，の二点に焦点を絞って研究を行った。
（１）のFe@CNTの磁気特性向上に関しては，Fe@CNT成長用触媒の状態が磁気特性に及ぼす影響を詳細に検討した。Fe@CNT成長用触媒として適しているNi薄膜について，Ni薄膜の酸化状態制御や膜厚制御を精密に行うことで，CNTに内包される鉄ナノワイヤがFe-Ni合金となり，Fe@CNTの保磁力が大幅に向上することを明らかにした。このとき，Fe@CNTの保磁力が2.2～2.3 kOe程度に達し，従来Ptなどの貴金属を使用しないと得られなかった高保磁力が，より安価なNi触媒でも得られることが分かった。
（２）Fe@CNTを高度に集積化可能な技術の開発に関しては，スプレー堆積法によるFe@CNTの配向堆積を試みた。磁場中でスプレー堆積を行うことにより，Fe@CNTを磁場方向に配向させて堆積できることを確認した。さらに，Fe@CNTシートを気体放電に曝露してCNT分散を行い，これを電界印加により引き出して自己整合的にCNT繊維を形成させる，気体放電誘起CNT配向堆積法を試みた。その結果，放電条件を適切に選ぶことにより，Fe@CNTが配向したFe@CNTフィラメントが形成できることを確認した。
以上の結果より，従来困難であった，Fe@CNTの配向制御と集積化の両立が可能であることが実証された。
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