2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and improvement of dynamic magnetostriction behavior based on microstructure data using combinatorial method
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19J02078
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山崎 貴大 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁歪材料 / 機械学習 / コンビナトリアル技術 / 振動発電 / 組織制御 / バルクハウゼンノイズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンビナトリアル手法と機械学習を組み合わせた磁歪材料の組織構造予測手法の確立を研究目的とし，令和1年度は，(1)薄膜用バルクハウゼンノイズ測定システムの確立，(2)Fe-Co合金薄膜の作製と組織制御の基礎検討を実施した．バルクハウゼンノイズとは，磁化過程で発生する微小な磁気信号である．その発生挙動は磁性材料のミクロな組織構造に起因するため，機械学習を援用したバルクハウゼンノイズの特徴抽出と相関分析により，磁性材料の高磁歪のための組織構造解析の実現が期待できる．以下に，本年度で得られた研究成果をまとめる．
(1)薄膜用バルクハウゼンノイズ測定システムの確立
薄膜サンプルからバルクハウゼンノイズを高感度に計測できる測定システムを確立するため，磁化コイルおよび検出コイルの作製，LabVIEW制御による自動計測システムの構築を実施した．この測定システムにより，数micro程度の薄膜サンプルからバルクハウゼンノイズを計測できることを確認できた．しかし，現状ではバルクハウゼンノイズの検出強度が低いため，検出コイルの更なる改良が必要となる．検出コイルの性能評価やノイズ対策により更なるS/N比の向上を目指す．
(2)Fe-Co合金薄膜の作製と組織制御の基礎検討
組織構造の異なるFe-Co合金薄膜サンプルを一括作製するコンビナトリアル合成の基礎検討として，新対向ターゲット式スパッタ装置を用いた同一組成の薄膜サンプルの作製，熱処理による組織制御を実施した．熱処理後の薄膜サンプル（数-数十micron）は，厚さ方向に{110}方位を示す柱状組織を呈し，その熱処理温度制御により，異なる結晶粒径を形成することを明らかにした．今後，異なる組織構造の一括作製を可能とする傾斜加熱炉を用いた熱処理を適用する．これにより，バルクハウゼンノイズ用薄膜サンプルを多数作製し，その組織特性（結晶粒径や結晶方位）とバルクハウゼンノイズ特性を評価していく．
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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
本研究の目的は，コンビナトリアル手法と機械学習を組み合わせた磁歪材料の組織構造予測手法の確立である．令和1年度は，微小な磁気信号（バルクハウゼンノイズ）の測定システムを新たに構築し，熱処理による磁歪材料の組織制御が可能である見通しを得ることができた．具体的には，磁化コイルおよび検出コイルの作製，LabVIEW制御による自動計測システムの構築により，薄膜用バルクハウゼンノイズ測定システムを確立した．更に，Fe-Co合金薄膜の作製と組織制御により，熱処理後の薄膜サンプル（数-数十micro）は，結晶配向はほぼ一定の柱状組織を呈したまま，熱処理温度に伴い結晶粒径が増大することを明らかにした．現在、上述した内容の研究成果を学術論文として報告する準備を行っている．
更に，筆頭著者として国際会議論文1編，共著者として学術論文2編，招待講演1件，学会発表4件（うち，国際会議2件）の研究業績を挙げている．また，アウトリーチ活動にも積極的に参加し，受賞もしている．
以上より，現在までの進捗状況について，おおむね順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和1年度に構築したバルクハウゼンノイズ測定システムにより，数micro程度の薄膜サンプルからバルクハウゼンノイズを計測できることを確認できた．しかし，現状ではバルクハウゼンノイズの検出強度が低いため，検出コイルの更なる改良が必要となる．
そのため，今後の研究の推進方策として，検出コイルの性能評価やノイズ対策により更なるS/N比の向上を目指す．また，異なる組織構造の一括作製を可能とする傾斜加熱炉を用いた熱処理により，バルクハウゼンノイズ用サンプルを多数作製し，その組織特性（結晶粒径や結晶方位）を評価していく．
更に，得られたバルクハウゼンノイズと組織構造の相関分析を実施するため，バルクハウゼンノイズに対する信号解析および機械学習を援用した特徴抽出を実施していく．令和1年度には，予備実験として過去取得したバルクハウゼンノイズの波形データに対して，MATLABを用いた信号解析を先行して取り組んでいる．この手法を今後薄膜サンプルから取得するバルクハウゼンノイズに適用する予定である．
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Research Products
(7 results)
