2018 Fiscal Year Research-status Report
大伸縮する永久磁石エラストマーの磁気レオロジー調査と環境振動発電への応用
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17K14107
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩本 悠宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30707162)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 永久磁石 / 粘弾性体 / レオロジー / 環境振動発電 / 永久磁石エラストマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
３次元的に大伸縮しかつ高い残留磁化をもつ永久磁石エラストマを創生するため，粒子径および濃度の異なるネオジム微粒子を分散した永久磁石エラストマを作製した。特に一様磁場下で粒子の構造異方性を形成したのち，加熱成形，着磁することにより，構造的に等方性を有する永久磁石エラストマに比べて，保磁力および残留磁化が大きい永久磁石エラストマの作製に成功した。また，３次元ＣＴスキャンを用いてこの構造異方性を有する永久磁石エラストマの着磁前後の内部構造を明らかにした。着磁前はネオジム粒子は安定的にエラストマ内部に分散するのに対し，着磁後は粒子同士の磁気双極子作用力により引力が作用し，ネットワーク構造を形成することを明らかにした。
永久磁石エラストマの最大の特徴は，磁気異方性を有し，かつ可逆的な大伸縮を可能とする粘弾性体である点である。そこで，その動的な機械的性質（貯蔵弾性率と損失弾性率）と磁気特性を同時に計測し得る磁場検出型レオメーター（2018年度に作製）を使用し，無磁場下において粒子の体積濃度および着磁の有無が動的な機械的性質（貯蔵弾性率と損失弾性率）に与える影響を明らかにした。また，2018年度に引き続き，伸縮過程における内部構造と機械的性質と磁気特性への影響を解明するために，基礎解析コードの開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画の①粒子径・濃度の異なるネオジウム微粒子を用いた永久磁石エラストマの作製，②磁気異方性の静的・動的な機械的性質と磁気特性への影響調査，③伸縮過程における内部構造の実験的可視化，④伸縮過程における内部構造の数値解析技術の確立と機械的性質と磁気特性への影響解明において，計画通りの進捗を得た。特に，永久磁石エラストマの作製においては，新たに構造異方性を有する永久磁石エラストマの作製方法を提案し，その効果を立証した。また，動的な機械的性質（貯蔵弾性率および損失弾性率）の調査では，圧縮方向にミクロンオーダーの微小振幅を入力することで，無磁場下での永久磁石エラストマの動的レオロジーの計測に成功し，粒子濃度が動的レオロジーに与える影響を明らかにした。以上より，おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度に引き続き，②磁気異方性の静的・動的な機械的性質と磁気特性への影響調査，④伸縮過程における内部構造の数値解析技術の確立と機械的性質と磁気特性への影響解明，を行う。またこれまでの研究成果を基に，永久磁石エラストマを用いた振動エネルギーハーベスタを試作し，⑤振動エネルギー変換の機能検証と設計指針の確立を行う。
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