| 研究課題/領域番号 |
19H00753
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐久間 昭正 東北大学, 工学研究科, 教授 (30361124)
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| 研究分担者 |
飛世 正博 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30766762)
土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167)
齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700)
吉村 哲 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (40419429)
福島 潤 東北大学, 工学研究科, 助教 (80634063)
三浦 大介 東北大学, 工学研究科, 助教 (90708455)
小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875)
栂 裕太 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, NIMSポスドク研究員 (70641231)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2019年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
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| キーワード | 永久磁石 / 希土類フリー / 第一原理計算 / 磁石 / 軽元素 / 物質合成 / 磁性 / 反応機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
希土類フリー磁石材料の開発は、我が国のエネルギー戦略における最重要テーマの一つである。軽元素（H,C,O,N）を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムを解明するとともに、軽元素がFe合金の磁性に与える影響を理論計算によって解析する。具体的には、出発物質であるFe合金にH、C、O、Nを導入、脱離させることによって酸化物、窒化物等の中間物質を経由させ最終的にこれらの軽元素を含んだ物質を合成する方法に関してその反応メカニズムを解明する。理論計算から導かれる物性とこの新しい物質合成法と組み合わせることにより軽元素を含む希土類フリー磁石の材料設計指針を導出する。
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| 研究実績の概要 |
希土類フリー磁石材料の開発は、我が国のエネルギー戦略における最重要テーマの一つである。本研究はこれまでの当該分野の研究成果を踏まえ、軽元素（H,C,O,N）を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムを解明するとともに、軽元素がFe合金の磁性に与える影響を理論計算によって解析し、希土類フリー磁石材料の材料設計指針を構築することを目標としている。初年度前半(4月~6月)は、1.酸化物経由によるナノ組織の形成過程の解析および2．磁気異方性、交換相互作用の第一原理計算について予備検討を開始した。1．においてはこれまでFeの酸化物のみを対象としていたが、今回Fe合金まで範囲を広げて検討した。最初にFe-M合金(M=Si、Mn、Ni)において空気を流した場合の酸化開始温度を求めた。M元素を添加することによって酸化開始温度は高くなり、約800 ℃以上となった。Feの場合は約400 ℃であるから大幅に高くなる。元素によって異なるものの、800～1000 ℃の間で(Fe,M)2O3あるいは(Fe,M)3O4の酸化物を得ることができた。次にこれらの還元条件を検討した。還元は水素ガスを流しながら行った。これも元素によって異なるものの役500 ℃以上でFeに還元されることがわかった。結晶子の大きさも還元温度が高くなるにしたがい増大する傾向にあるが、無添加の場合と比べて結晶子の大きさは小さく、M元素に粒成長抑制の効果があることがわかった。2．においては、理論計算の対象とする物質のスクリーニングを開始した。基盤研究Sに採択されたため本研究は廃止になったが、当該内容を継続して研究を進める。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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