2017 Fiscal Year Research-status Report

Development of new nanocomposite-type ferrite magnets yielding strong magnetic force

Research Project

Project/Area Number	16K04900
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	山室佐益愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (10402653)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	酸化鉄 / ナノコンポジット / ナノ粒子 / 磁性
Outline of Annual Research Achievements	磁性金属と鉄系酸化物（フェライト相）からなるナノコンポジット磁石を作製することを目的として，両相からなるナスケール複合組織を形成するための反応条件の最適化，ならびに得られたナノコンポジット試料の磁気特性評価を実施した。特に，磁気特性の向上を念頭に，固相ならびに液相プロセスにおいてCo添加の影響について検討した。 1)固相プロセスによるFe/Fe3O4ナノコンポジットの作製と磁気特性：H28年度の研究成果より明らかとなった好適条件に基づきFeO単相を作製・熱分解することにより，Fe/Fe3O4ナノコンポジットの形成能について系統的に調べた。その結果，450～500℃・10 hの熱処理により，ほぼ完全にFe/Fe3O4に分解することが判明した。得られた試料は，室温においてFe3O4単相のみの場合よりも大きな飽和磁化を示し，高飽和磁化を有するFeの寄与が確認された。また，Co添加の影響についても系統的に調べた結果，Fe-Co-O系酸化物単相の形成およびその熱分解が阻害されるものの，期待された磁気特性の向上（飽和磁化および保磁力の増大）が確認された。 2)液相プロセスによるFe/Fe3O4ナノコンポジットの作製と磁気特性：約40 nmの FeOナノ粒子を熱分解してFe/Fe3O4ナノコンポジット粒子を作製し，その熱分解挙動と磁気特性について調べた。その結果，液相プロセスにより作製したFeOナノ粒子は，固相プロセスにより作製したFeO粉末よりも速やかに分解反応が生じることが判明した。また，本件についてもCo添加の手法を考案し，その有効性について確認した。得られたCo添加ナノコンポジット試料において、磁気特性の向上（保磁力の増大）が確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason H29年度は，固相・液相両プロセスにおいてFe/Fe3O4ナノコンポジット形成のための反応条件最適化ならびに得られたナノコンポジット試料の磁気特性について系統的に調べた。また，H28年度に実施した予備実験結果に基づき，Co添加の影響について系統的に調査し，Fe-Co-O系酸化物の形成条件ならびに熱分解条件の最適化に取り組むとともに，磁気特性について評価した。その結果，Co添加の有無によるFe-Co-O系酸化物の形成能ならびに熱分解挙動の相違が明らかになった。また，得られたナノコンポジット試料において磁性金属相（FeあるいはFe-Co）の寄与による磁気特性の向上（飽和磁化および保磁力の増大）が確認され，ナノコンポジット磁石としての基礎特性が確認できた。
Strategy for Future Research Activity	H29年度の研究成果よりCo添加が磁気特性の向上に有効であることが確認されたことから，引き続きCo添加の影響について詳細に調べる予定である。特に，Co添加量の増大にともない単相のFe-Co-O系酸化物が作製し難くなるとともに，その熱分解も阻害されという問題が生じていることから，第3元素の添加等による組織制御によりそれらの改善を試みる。また，TEM・SEMによるラメラ相の組織観察ならびにX線回折によるScherrer解析により，ラメラ組織の詳細について調査する。なお，固相・液相両プロセスの違いも次第に明らかとなってきており，両者の実験により得られた知見を総合して，ナノコンポジット磁石の作製プロセスおよび磁気特性の改善を図りたい。