2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Wideband Microwave Absorber - Contributing to the Internet of Things Society Through Dual-phase Engineering
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19H05620
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉本 諭 東北大学, 工学研究科, 教授 (10171175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 昌志 東北大学, 工学研究科, 講師 (00633942)
渡邉 雅人 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員(移行) (40249975)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 電磁波吸収体 / 微粒子 / 透磁率 / 誘電率 / 反射損失 / 飽和磁化 / 保磁力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ソフト磁性相・ハード磁性相を含み、その二相組織が制御されたモディファイド磁性微粒子によって、次世代通信帯域で機能できる広帯域かつ薄型の電磁波吸収体の開発を目的とする。令和2（2020）年度は、両磁性微粒子を用い、メカニカル混合、メカノフュージョン混合、水素利用の部分還元、アークプラズマ蒸着法（APD）等のコーティング、エアロゾルデポジション（AD）法にてモディファイド磁性微粒子または複合組織を作製し、組織と磁気特性を調べることを目的とした。
その結果、Fe粉末とFe3O4粉末をメカニカル混合し、得られた粉末を用いて作製した樹脂複合体の高周波磁気特性を測定したところ、混合比によってノイズ吸収特性をチューニング可能であることが明らかとなった。また、目的とする0.7-6GHzの広帯域で機能する電磁波吸収体を得るため、異方性磁界が大きな(Co,Fe)O・Fe2O3（以下CFOと略す）粉末をFe粉末に混合し、その樹脂複合体の電磁波吸収特性を調べたところ、双峰型の透磁率の高周波依存性が確認され、両相の組成比率を変えることによって目的周波数にチューナブルに対応できる電磁波吸収体になることが明らかになった。さらに、上記のメカニカル混合粉末以上の薄型・広帯域対応の電磁波吸収体の開発を目指し、組織の均一化のため試みたAPD法では、Feナノ粒子をCFO粉末の表面に蒸着ができた。したがって，Fe/CFO複合粉末を用いれば，メカニカル混合よりも均一な複相組織を実現できる可能性が高いと考えらえる。一方、AD法を用いることで、混合粉からなる複合厚膜を高速で作製でき、膜厚およびFe組成を変化させることで、シート抵抗RSを0.18Ωから81Ωまでの範囲で変化できることが分かり、磁気損失以外にも導電損失を利用することができる可能性が示唆された。
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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
2020年度は新型コロナウイルス感染症拡大に伴い年度前半は研究時間が少なく、計画通りに進まない状況であった。しかしながら、メカノフュージョン、メカニカル混合などの実験を確実にこなし、FeとCFOを混合したモディファイド粉末を用いた樹脂複合体において、透磁率の周波数依存性に双峰性が観察され、その体積分率を変化させることによって、99%以上の電磁波吸収を示す周波数域を目的周波数であるEarly5Gの周波数帯域である0.7～6GHz域で変化させて対応させることができた。さらにその成果を担当の大学院生（麻博隆）が粉体粉末冶金協会令和2年度秋季講演大会にて発表したところ、優秀講演発表賞を受賞した。
また、コアシェル形状のモディファイド粉末でない複合粉末でも、十分に周波数を制御できる可能性があることに気づき、研究分担者に加えた渡邉雅人によるエアロゾルデポジション（AD）法を用いて複合厚膜を作る方法を取り入れた。グラフェンが異方的な電気抵抗を有し一般的な無定形カーボンよりもかなり大きな電波吸収・遮蔽特性を示すことが分かったので、この特徴を生かしてFeとの複合膜を形成して、磁気損失と導電損失とのシナジー効果も考慮した研究を開始した。その結果、グラフェンとの複合膜の作製に成功している。
以上より、研究計画に対して順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、2020年度に引き続き、メカニカル混合による混合粉末、APD法を継続してコアをハードフェライト粉末でシェルをFe系合金ナノ粒子としたモディファイド粉末を作製する。一方でメカノフュージョン、スプレーコート、有機金属分解法などの方法を用いてコアをFe系合金でシェルをハードフェライトナノ粒子としたモディファイド粉末を作製する。さらに、作製条件、高周波磁気特性、電磁波吸収特性、組織の関係を調べて最適な方法を抽出する。
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Research Products
(7 results)
