2003 Fiscal Year Annual Research Report
遍歴電子メタ磁性鉄系化合物の新規高性能機能性材料への応用と基礎物性に関する研究
Project/Area Number |
03J07062
|
Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
藤枝 俊 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
|
Keywords | 遍歴電子メタ磁性転移 / 磁気熱量効果 / 断熱温度変化 / 熱伝導率 / 熱拡散率 / キュリー温度 / 水素吸収 |
Research Abstract |
本研究ではLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物の水素吸収によるキュリー温度の制御を利用した新規高性能機能性材料の開発を行なうと共に、基礎研究の立場から水素吸収によるメタ磁性転移の変化と磁気体積効果の関係を議論し、材料開発の原理的解明を行なうことを目的としている。 本年度はLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物に温度計を取り付け、断熱的磁場変化により生じる磁気熱量効果である断熱温度変化の実測を行った。La(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13>化合物は、磁気冷凍作業物質の実用の目安である1Tあたり約2Kの断熱温度変化を超える2Tで約6.5Kの断熱温度変化を示すことが磁化および比熱測定により予測されている。実測においても、磁化および比熱測定から予測される値とほぼ同程度の5.2Kの断熱温度変化が確認された。また、本化合物の断熱温度変化は磁場印加後1秒程度で発生する。さらに、水素吸収によりキュリー温度を室温に制御されたLa(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13>H_<1.0>化合物において、水素吸収前と同様の実測結果が室温で確認された。従って、La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物が室温を含む広い温度範囲で磁気冷凍作業物質として有望であることが明らかとなった。 さらに、本年度はLa(Fe_<0.88>Si_<0.12>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物と、室温近傍において巨大磁気熱量効果が報告されているGd、MnAs、Gd_5Si_2Ge_2の熱伝導率および熱拡散率を明らかとした。高効率な磁気冷凍を実現するには、磁気冷凍作業物質が熱源と速やかに熱交換を行う必要がある。La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_y化合物の室温近傍における熱伝導率はGdとほぼ同程度であり、MnAsおよびGd_5Si_2Ge_2よりも大きい。また、La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_y化合物の室温近傍における熱拡散率はGdおよびGd_5Si_2Ge_2とほぼ同程度であり、MnAsよりも大きい。このことは、La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>合物およびその水素吸収化合物が、熱輸送特性の観点からも優れた磁気冷凍作業物質であることを意味いる。従って、La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物およびその水素吸収化合物は巨大磁気熱量効果と優れた熱輸送特性の両方を兼ね備えた、これまでに無い優れた磁気冷凍作業物質であることが明らかとなった。
|
Research Products
(6 results)
-
[Publications] S.Fujieda: "Large magnetocaloric effects in NaZn_<13>-type La(Fe_xSi<1-x>)_<13> compounds and their hydrides composed of icosahedral clusters"Sci.Tech.Adv.Mater.. 4. 339-346 (2003)
-
[Publications] 深道和明: "水素吸収制御による高効率磁気冷凍材料の開発"アグネ技術センター 金属. 73. 849-853 (2003)
-
[Publications] S.Fujieda: "Thermal transport properties of magnetic refrigerants La(Fe_xSi<1-x>)_<13> and their hydrides, and Gd_5Si_2Ge_2 and MnAs"J.Appl.Phys.. 95. 2429-2431 (2004)
-
[Publications] A.Fujita: "Giant isotropic linear magnetostriction and large magnetocaloric effects in itinerant-electron metamagnetic La(Fe_xSi<1-x>)_<13> compounds and their hydrides"Metals Materials and Processes. (印刷中). (2004)
-
[Publications] S.Fujieda: "Direct measurement of magnetocaloric effects in itinerant-electron metamagnets La(Fe_xSi<1-x>)_<13> compounds and their hydrides"J.Magn.Magn.Mater.. (印刷中). (2004)
-
[Publications] A.Fujita: "Thermodynamics of itinerant-electron metamagnetic transition La(Fe_<0.88>Si<0.12>)_<13> compound."J.Magn.Magn.Mater.. (印刷中). (2004)