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2023 年度 研究成果報告書

熱弾性型マルテンサイト変態における潜熱の非定常伝達と蓄熱効果

研究課題

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研究課題/領域番号 19K04981
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26010:金属材料物性関連
研究機関北海道大学

研究代表者

加藤 博之  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80224533)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード相変態 / 形状記憶合金 / 伝熱工学 / アクチュエータ
研究成果の概要

形状記憶効果とは変形しても加熱すると形が戻る現象である。加熱には形状記憶材料の比熱の分の熱だけは足りず、潜熱と呼ばれる熱を与えなければならない。これは氷が解けるときと同じで、保冷剤や氷まくらは潜熱で冷却している。形状記憶合金の潜熱を冷却に使うことができれば、水漏れが困る電子機器や自動車の保冷剤となる。これが固体潜熱蓄熱である。この蓄熱材料を工学的に設計するために、従来の材料研究ではほとんど問題にならなかった潜熱の大きさと,潜熱が熱拡散で試料中に広がる熱伝達について詳しく調べた。特に,医療用ステントの材料であるニッケルチタン合金の潜熱が形状記憶合金の中で最も大きいことに着目している。

自由記述の分野

材料力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

形状記憶合金の熱弾性型マルテンサイト変態について、潜熱の絶対値およびその非定常伝達について検討し,固体蓄熱材料の応用を提案した。文献では,様々な形状記憶合金の中でニッケルチタン合金の潜熱が最も大きく,今回,実験により文献値よりも大きい±36J/gの値を得た。潜熱の発生は試料温度の局所的な乱れを伴い、その乱れを二次元温度分布の熱画像として初めて撮影した。形状記憶合金で液漏れのない固体の冷却材を創るための基礎的な物性を明らかにするとともに,モデルによる視覚的な実証を行った。

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公開日: 2025-01-30  

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