新機能を有する形状記憶合金を用いた知的センシングとアクチュエーション

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11695038
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
• 研究分担者: 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192) ; 松本 實 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (30006043) ; 長南 征二 東北大学, 工学研究科, 教授 (20005424)
• キーワード: 機能性材料 / センサー / アクチュエータ / 形状記憶合金 / 電磁機能性 / 電気抵抗 / 温度センサー / ダイヤモンドライクカーボン

研究概要

本研究課題は、平成11年度に国際学術研究から基盤研究に移行した研究課題である。昨年度に引き続きモスクワ国立大学の研究者を招聘し、国際共同研究も含めて研究を実施した。
今年度は、本研究計画の3年目として前年度に引き続き以下の内容について研究した。
1.磁性形状記憶合金Ni_2MnGaの形状記憶効果と電磁的特性
・特異な磁気的特性を実験により確認した。キュリー点の温度ヒステリシスを明らかにし、等温磁化曲線の測定ではメタ磁性による特異性を見出した。
・Ni_2MnGa合金の応用の観点から、多結晶および単結晶Ni_<2+x>Mn_<1-x>Ga合金(X=0.16(8160)160.20)について、磁場の印加によって発生する形状変化について調べた。強磁性形状記憶合金において磁気歪みを発生させる手法とし二つのメカニズムを提案し、Ni_2MnGa,Fe-PdおよびFe-Pt合金における磁気歪みを説明した。
・アーク溶解法およびパルス放電焼結(PDS)法により多結晶材を作製した。機械的特性はPDS材の法が優れているが、磁気歪みはアーク溶解材が大きい。PDS材はニ方向形状記憶効果を生じさせるためのトレーニングが容易であり、これにより発生する磁気歪みをより増大させることが可能であることを立証した。単結晶Ni_<2.18>Mn_<0.82>Ga合金の磁気歪み測定では、大きな値を得ることができなかったが、単結晶Ni_<2.08>Mn_<0.98>Ga_<0.94>合金においては約1%に及ぶ磁気歪みを得ることができた。
2.気相合成法によるダイヤモンドライクカーボン薄膜の蒸着
・ダイヤモンドライクカーボン薄膜作製のための気相合成装置を設計・製作した。
・形状記憶合金板にダイヤモンドライクカーボンを蒸着した。さらにMe-DLC(金属ナノコンポジットDLC)電気抵抗の温度依存性を測定し、温度センサー応用の可能性について検討した。

研究成果

• [文献書誌] Toshiyuki Takagi, Vladimir V.Khovailo, Takeshi Nagatomo, Hiroyuki Miki, Minoru Matsumoto, Toshihiko Abe, Zheng Wang, Emmanuil I. Estrin, Alexander N, Vasiliev, Alexei D.Bozhko: "Magnetostrain in Ni_<2+x>Mn_<1-x>Ga Compounds Prepared by Arc-melting and SPS Methods"Transactions of the Research Society of Japan. Vol.26 No.1. 197-200 (2001)
• [文献書誌] V.V.Khovailo, T.Takagi, A.N. Vasil'ev, H.Miki, M.Matsumoto, Kainnma: "On Order-Disorder (L21→B2') Phase Transition in Ni_<2+x>Mn_<1-x>Ga Heusler Alloys"Physica Status Solidi(a). Vol.183 No.2,R1-R3. 1113-1120 (2001)
• [文献書誌] Vasiliy D. Buchelnikov, Viadimir S. Romanov, Alexander N. Vasiliev, Toshiyuki Takagi, Vladimir G.Shavrov: "Model of Colossal Magnetostriction in the Martensite Phase of Ni-Mn-Ga Alloys"Journal of Experimental and Theoretical Physics. Vol.93 No.6. 1302-1508 (2001)
• [文献書誌] Alexander Cherchukin, Igor E. Dikshtein, Dmitrii I. Ermakov, A.V.Glebow, Victor.V.Koledov, D.A.Kosolapov, Vladimir G.Shabrov, Alexandra A.Tulaikova, E.P. Krasnoperov, Toshiyki Takagi: "Shape Memory Effect due to Magnetic Field-induced Thermoelastic Martensitic Transformation in Polycrystalline Ni-Mn-Fe-Ga alloy"Physics Letters A. 291. 175-183 (2001)
• [文献書誌] Minoru Matsumoto, Makoto Ohtsuka, Kimio Itagaki, Toshiyuki Takagi, Takeo Fujino: "Ferromagnetic Shape Memory Alloy Ni_2MnGa Film"Journal of Physics IV. 275-279 (2001)
• [文献書誌] Alexander N.Vasiliev, Emmanuil I.Estrin, Ruslanan A.Ischuk, Vlaaimir V.Khovailo, Minoru Matsumoto, Toshiyuki Takagi, Junji Tani: "Dilatometric Study of Ni_<2.16>Mn_<0.84>Ga and Ni_<2.19>Mn_<0.81>Ga under Magnetic Field"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. Vol.12 No.1/2. 19-24 (2001)