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金属基磁歪複合材料の設計・開発と高性能振動エネルギー回収デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20J11439
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東北大学

研究代表者

楊 鎮駿  東北大学, 環境科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2021年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードiron cobalt / energy conversion / finite elemant analysis / impacting / bending / strcutural design / residual stress / composites
研究開始時の研究の概要

本研究は,FeCo合金の他の材料との複合化により磁歪複合材料のエネルギー変換効率向上を図ることを目的としている.また,作製した磁歪複合材料を用いて振動発電デバイスを試作し,構造とバイアス磁場および収集コイルの設計を最適化して,振動エネルギー回収周波数範囲拡大と発電量増大を試みる.そのために,具体的に以下の研究内容に取り組む.
1. 2-2FeCo磁歪複合材料複合材料の作製と性能評価
2. 1-3FeCo磁歪複合材料複合材料の作製と性能評価
3. 磁歪/圧電複合材料複合材料の作製と性能評価

研究実績の概要

In 2020, I continued my research in magnetostrictive materials, especially focusing on the design of composite structures and improvement in magnetostrictive properties. A series of iron-cobalt composites were prepared in this study, including 1-3 and 2-2 models.In more detail, a 2-2 model iron-cobalt composite that bonds positive and negative magnetostrictive materials together, significantly improve the sensitivity and magnitude for the magnetic induction variation in response to the exterior bending or bias magnetization.On the other hand, a lightweight high-temperature iron-cobalt composite through embedding the iron-cobalt fiber into an aluminum matrix, exhibits a potential application in the high-temperature application.Besides, the evaluation of iron-cobalt magnetostrictive composite was examined both experimentally and theoretically. The finite element analysis was employed to analyze the distributions of the interior stress and magnetic induction, within both 2-2 and 1-3 composites. Moreover, on the basis of the theoretical model, a theoretical mechanism of mechano-magneto-electric conversion is obtained.
This research provides insights into the design of efficient mechano-magneto-electric transductors or sensors, even energy harvesters.
In 2020, my study has been published by an international journal (PPS-RRL). And another work is in major revision. On the other hand, I also give an oral presentation at an international conference.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Twisting and Reverse Magnetic Field Effects on Energy Conversion of Magnetostrictive Wire Metal Matrix Composites2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Zhenjun、Wang Zhenjin、Seino Manabu、Kumaoka Daisuke、Murasawa Go、Narita Fumio
    • 雑誌名

      physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters

      巻: 14 号: 10 ページ: 2000281-2000281

    • DOI

      10.1002/pssr.202000281

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Magnetomechanical Design and Performance Evaluation of Iron-Cobalt Based Magnetostrictive Composites for Energy Harvesting Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Zhenjun Yang, Kurita Hiroki, Fumio Narita
    • 学会等名
      ACMFMS 2020+1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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