| 研究課題/領域番号 |
19K15276
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
松本 圭介 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (90772377)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 磁性 / 磁気熱量効果 / 磁気転移温度 / 磁気エントロピー変化 / 一次相転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
磁気冷凍とは，外部磁場により磁性体中のスピンの整列と乱雑を制御して冷却する技術である．磁気冷凍材料には，磁気エントロピー変化DSmが大きいことが求められる．DSは磁気相転移近傍で大きくなるので，スピンの状態が大きく温度変化する一次磁気相転移を室温近傍で示す材料が磁気冷凍材料として適している．今回，220 K付近で一次磁気相転移と大きなDSmを示す(Hf,Ta)Fe2に着目した．本研究では，この合金へ侵入型元素としてイオン半径の小さなBやCを添加して体積膨張させることで，一次磁気相転移温度を室温まで上昇させることを目指す．上記の研究により，固体元素からなる磁気冷凍材料を確立することを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
室温磁気冷凍を行うには，室温で磁気相転移する磁気冷凍材料が必要である．本研究では，低温で一次の磁気相転移する鉄系合金へ侵入型元素を添加することで，磁気相転移温度を室温まで上昇させることを目指した．Bを添加すると，Bは格子内に侵入せずにBと母合金とで第2相を形成し，母相の格子定数は減少した．磁気相転移温度は室温近傍まで上昇し，二次の磁気相転移を示した．これは状態密度が増加したことで強磁性が安定化されたためと考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
鉄系合金へ侵入型元素を導入することで，体積膨張させて転移温度を上昇させることを目指した．添加元素と母相の元素とで第2相を形成したことで体積は収縮したが，転移温度は上昇した．これは，母相合金の元素量が減少したことで母相合金よりもd電子数が減少し，フェルミ面上での状態密度が上昇した可能性が考えられる．添加元素と母相元素との間で金属間化合物を形成させることで，磁気相転移温度を制御できることが可能になると考えられる．
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