2010 Fiscal Year Annual Research Report
高速応答形状記憶合金マイクロアクチュエータ材料の開発とそのマイクロ加工技術の確立
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20560083
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
井上 尚三 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50193587)
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| Keywords | 形状記憶合金 / 薄膜 / マイクロアクチュエータ / スパッタリング / 通電加熱 / ダイヤフラム型デバイス |
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| Research Abstract |
形状記憶合金は、単位体積当たりの発生力と変位量が大きいことからMEMS用アクチュエータとして期待されているが、その応答速度が数10Hz程度と遅いことが欠点であると言われている。応答速度の高速化には、(1)変態温度の上昇、(2)変態温度ヒステリシスの低減、(3)温度以外の刺激による変態挙動の利用等が有効であり、(1)や(2)の実現のためにはTi-Ni合金へのPd、Zr、Cu等第3元素の添加が、(3)には磁場で変態する強磁性形状記憶合金が有望視されている。本研究では、スパッタリング法によって種々の組成のTi-Ni-X3元形状記憶合金を作製し、高速アクチュエータとして利用可能な素材を得るための成膜・熱処理条件を検討する。特に、従来殆ど行われていない通電加熱に伴う形状記憶挙動の定量評価が可能なシステムを構築し、より実用的な評価を取り入れること、さらにマイクロデバイスを作製する技術の確立と作製したデバイスそのものものの駆動評価を併せて行うことが本研究の特徴である。
平成22年度は、(1)Ti-Ni-Cu合金薄膜を加熱基板上に成長させることでas-deposited状態で形状記憶挙動を示す薄膜を得る可能性を探ること、また、(2)実際にダイヤフラム型マイクロアクチュエータを作製してその駆動特性を評価することを目標に研究を進めた。その結果、基板温度を500℃以上とすることでas-deposited状態で実用に耐える特性を持った形状記憶合金薄膜を得られることが明らかになった。また、Siマイクロマシニングの手法を用いてこの薄膜を用いたダイヤフラム型マイクロデバイスを製作し、その駆動特性を評価したところ、駆動変位は非常に小さいながらも600Hzに達する周波数のパルス電流に対する応答が確認できた。この応答は、従来の応答速度より非常に大きいものとなっている。
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Research Products
(4 results)
