| 研究課題/領域番号 |
14350061
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 (2004)
姫路工業大学 (2002-2003) |
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研究代表者 |
小寺澤 啓司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50047594)
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| 研究分担者 |
井上 尚三 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50193587)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
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| キーワード | Fe-Pd合金 / 強磁性形状記憶合金 / 薄膜 / スパッタリング / マルテンサイト変態 |
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| 研究概要 |
約30at%のPdを含むFe-Pd合金は、温度及び磁場によってfcc-fct熱弾性型マルテンサイト変態が誘起される。従って、温度だけでなく磁場によっても形状記憶効果を発現できると考えられており、Ti-Ni合金より高速なアクチュエータ材料として期待されている。この合金をマイクロマシンのアクチュエータとして利用する場合、薄膜化する技術を確立しておくことが必要になる。本研究では、組成および構造が制御されたFe-Pd強磁性形状記憶合金薄膜を作製する技術を確立した上で、実際にマイクロアクチュエータを形成することを最終的な目標とした。
まず、本研究室の2源スパッタ装置によって、組成制御したFe-Pd合金薄膜を安定に成長させることのできる条件を決定した。成長させた28〜32at%のPdを含むFe-Pd薄膜に900℃で溶体化処理を施すと、fcc-fctマルテンサイト変態に伴う形状記憶挙動を示すことを明らかにした。これらの形状記憶挙動を、一定応力下での熱サイクル試験から定量的に評価するとともに、化学エッチングによるマイクロ加工によってアクチュエータのプロトタイプの作製を試みた。その結果、Pdが30at%未満の自立薄膜は室温以上の温度領域で形状記憶挙動を示すが、-100℃程度の低温になると不可逆的なbct変態を生じてしまうことが明らかとなった。このことは、この系の材料の使用温度に制限があることを示している。また、応力下ではクラジウス-クラペイロンの関係に従って変態温度が上昇するので、より構造の安定な30at%以上の材料を室温以上で動作するアクチュエータとして利用可能であることがわかった。さらに、この材料のリソグラフィ技術によるマイクロ加工の検討によって、実際に通電加熱による動作が可能なカンチレバー型のアクチュエータの作製に成功した。これらの成果は、国内外の学会においてすでに発表済みである。
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