2016 Fiscal Year Annual Research Report
Verification for boosting performance of electro-magnetostrictive multiferroic device to practical stage
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26870030
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
久保田 健 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 准教授 (70400405)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マルチフェロイック / 磁歪合金 / 複合材料 / 誘電体 / エネルギーハーベスト / 磁気センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PZT板の両面に高磁歪を有する軟磁性薄帯を積層した3層構造素子、強誘電－強磁性型マルチフェロイック素子の無給電磁界センサ/振動磁界エネルギーハーベスタとしての出力特性を改善・向上させることを目的に、1）肉厚なFeSiBPアモルファス合金薄帯の作製に向けた素材化プロセスの検証と得られた薄帯の性状調査、2）種々の厚みのFeSiBPアモルファス合金を磁歪層として用いた場合の3層素子の出力特性におよぼす磁歪層の厚みと組織の影響調査、ならびに、3）層間の伝達応力を増大させる積層技術の基礎検証、これら3項を実施した。
項目1)について、大気中での銅単ロール型液体急冷法を用いた合金薄帯作製では、溶湯射出温度や射出圧力、ノズルギャップ等の条件最適化により、アモルファス単相からなる約170μm厚の連続薄帯の作製に成功した。
項目2）について、種々の厚みの磁歪薄帯を磁歪層として素子化した場合、素子の発生出力は磁歪層の厚みと正の相関を示すことが確認された。また、20μm厚のFeSiBPアモルファス磁歪合金薄帯に種々の熱処理を施した結果、薄帯材の表面層近傍に微結晶が分散析出した組織をとる場合、3層構造素子として用いる際の動作方向に発現する磁歪の飽和量はアモルファス単相の場合と比較して、およそ1.5倍まで増大することを確認した。電子顕微鏡観察の結果、本現象は熱処理によってアモルファス母相中の厚み方向に不均質かつ傾斜分布をもって析出した結晶相の存在に起因すると考えられる。ただし、この現象は薄帯を肉厚化した際に臨海厚みが存在し、出力向上の方策として肉厚化効果と部分結晶化効果は必ずしも両立しないことを実験的に見出した。
項目3）について、接合材として低融点合金や樹脂系接着剤を用いて素子の積層を行い、その出力はせん断強度と正の相関を示すことを見出した。
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| Remarks |
平成26年度成果の一部については平成27年度年報（第3号）に、平成27年度成果の一部については平成28年度年報（第4号）にそれぞれ掲載。
平成28年度成果については、平成29年度年報（第5号、現在編集中）に掲載予定。
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Research Products
(2 results)
