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2022 年度 実績報告書

厚膜磁石を活用したMEMSデバイスの総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H00738
研究機関東京工業大学

研究代表者

進士 忠彦  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60272720)

研究分担者 中野 正基  長崎大学, 工学研究科, 教授 (20274623)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード磁石 / NdFeB / FePt / MEMS / 着磁 / アクチュエータ
研究実績の概要

MEMSデバイスにおいて,微小アクチュエータやセンサで一般に使われるネオジム磁石の活用が不十分である.申請者らは,その理由として,1)厚さ数十~数百μm の高性能ネオジム磁石を製造する技術が十分開発されていない,2)1)の厚みの磁石を,反磁界の影響を低減した形に,微細加工,微細着磁する技術が未開発である,3)サブミリサイズの磁石を用いたデバイスの応用先の探索とそのデバイスの設計・製造法の検討が十分に行われていないためであると考えている.

本研究では,スマートフォンカメラ用マイクロアクチュエータ,IoTや体内植え込みデバイス用エナジーハーベスターなどを開発対象に,厚膜磁石を活用したMEMSデバイスの設計,磁石成膜・加工・着磁,製造技術を総合的に検討している.

2022年度は,昨年度のSmCo磁石に加え,高温時の保磁力が高いNdFeB磁石にレーザアシスト着磁した磁気パターンをマスターとして,高温環境中で,ターゲットのネオジム磁石に磁気パターンを転写する実験を,バルクのネオジム磁石やPLD磁石に対して行い,その実験結果と理想値を比較することから,着磁パターン転写モデルの構築を進めている.また,デバイス製作に関しては,マイクロコイルも重要であり,フレキシブルな導電性コイルをPDMS樹脂にプリントする技術や,永久磁石としても構造材料とも優れるFePt厚膜をマイクロデバイスの組み込む新たな試みも始めた.また,マイクロモータの研究に関しては,企業等から応用先の提案があり,それの基づいた基礎検討も始めている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた研究項目の順調な研究成果が得られているとともに,当初予定していなかった,柔軟性のあるコイルやFePtなどの柔軟性と強度の両方が得られる永久磁石材料にも,研究が展開できている.

今後の研究の推進方策

本研究支援のおかげで,企業からも本技術の問い合わせがあり,実際の製品への組み込みの問い合わせが始まった.本年度は最終年度であり,実施した研究成果を漏れなく論文誌に投稿するなどの活動に注力するとともに,本技術の製品への実装などの観点でも,企業のニューズをくみ取り,研究さらなる展開方向を検討したい.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] A Disposable Electromagnetic Bi-Directional Micropump Utilizing a Rotating Multi-Pole Ring Magnetic Coupling2022

    • 著者名/発表者名
      Qi Chao、Sugita Naohiro、Shinshi Tadahiko
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 ページ: 1565~1565

    • DOI

      10.3390/mi13101565

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experiment and modelling of cantilever-based electromagnetic energy harvester driven by direct impact of spherical ball2022

    • 著者名/発表者名
      Sugita Naohiro、Kine Makoto、Han Dong、Shinshi Tadahiko
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 28 ページ: 1911~1923

    • DOI

      10.1007/s00542-022-05333-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Fe-Pt thin-sheet magnets using exfoliation behavior2022

    • 著者名/発表者名
      Nakano M.、Miyahara Y.、Tsuruoka A.、Yamashita A.、Yanai T.、Honda T.、Shinshi T.、Fukunaga H.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 12 ページ: 035232~035232

    • DOI

      10.1063/9.0000303

    • 査読あり
  • [学会発表] A MAGNETIC ACTUATOR USING PLD-MADE FEPT THICK FILM AS A PERMANENT MAGNET AND MEMBRANE MATERIAL FOR BIDIRECTIONAL MICROPUMPS2022

    • 著者名/発表者名
      Chao Qi, Keita Nagai, Ming Ji, Yu Miyahara, Naohiro Sugita, Tadahiko Shinshi, Masaki Nakano, Chiaki Sato
    • 学会等名
      PowerMEMS 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] SURVEY OF PERMANENT MAGNET FOR A LASER-ASSISTED HEATING MAGNETIZATION TO GENERATE DESIGNED SURFACE MAGNETIC FLUX DENSITY DISTRIBUTION FOR MAGNETIC MEMS DEVICES2022

    • 著者名/発表者名
      Keita Nagai, Naohiro Sugita, Tadahiko Shinshi
    • 学会等名
      PowerMEMS 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Fine Magnetic Pattern Transferred on Nd-Fe-B Magnets Using High Heat-resistant Nd-Fe-B Magnets2022

    • 著者名/発表者名
      Keita NAGAI, Naohiro SUGITA, Tadahiko SHINSHI
    • 学会等名
      The 9th International Conference of ASPEN(ASPEN 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Flexible Coil on PDMS for MEMS-based Electromagnetic Membrane Actuator2022

    • 著者名/発表者名
      Chao Qi, Atsushi Nakazato, Naohiro Sugita, Tadahiko Shinshi
    • 学会等名
      The 9th International Conference of ASPEN(ASPEN 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Disposable Electromagnetic Micropump for Oscillatory-flow PCR Microfluidic System2022

    • 著者名/発表者名
      Chao Qi, Naohiro Sugita, Tadahiko Shinshi
    • 学会等名
      ACTUATOR 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Micro Halbach Arrays in a Monolithic Ring Magnet by Laser-Assisted Heating Magnetization2022

    • 著者名/発表者名
      Keita Nagai, Yohei Hamaoka, Naohiro Sugita, Tadahiko Shinshi
    • 学会等名
      ACTUATOR 2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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