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2022 年度 研究成果報告書

溶質原子ナノクラスタリングの高精度予測とそれを応用した新機能性材料の創出

研究課題

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研究課題/領域番号 20K05058
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
研究機関東北大学

研究代表者

榎木 勝徳  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60622595)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード第一原理計算 / ナノクラスター / 組織制御
研究成果の概要

第一原理計算に基づく組織シミュレーションによる磁石材料の探索に取り組んだ。局所原子位置緩和の問題を克服するため、規則構造の初期緩和と選別の手法を構築した。また、FeM(N,Vac)3副格子構造モデルを使用して、異なる置換型元素による相互作用の評価と組織計算を行った。その結果、Mnを添加した合金系が安定で高い磁気モーメントを持つことが示された。さらに合成実験では、Fe90Ti5N5およびFe90Mn5N5の粉末試料をボールミル法で合成したが、軸比の増大は確認されなかった。窒素挿入方法の見直しと測定法の改善の検討が今後の継続課題として残る。

自由記述の分野

金属材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究からMnを添加した合金系が安定かつ高い磁気モーメントを持つ可能性が示された。この知見は、高性能な磁石材料の開発に寄与し、モーターや発電機のエネルギー変換効率や性能の向上につながる可能性がある。また、組織シミュレーション法を用いた材料設計や新しい合金の解析や評価は重要であり、正確な予測と効率的なスクリーニングにより、新たな材料開発を加速し、マテリアルズインフォマティクスの学習データ生成にも利用できる。

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公開日: 2024-01-30  

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