Fabrication of Fe-based spin-nano-cluster assembly and its giant magnetic loss and application to electromagnetic wave absorber

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01466
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: OGAWA Tomoyuki 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50372305)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): マクナミー キャシー 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40504551) ; 山本 真平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20362395)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 磁性ナノ粒子 / ハイブリッド材料 / 共凝集 / 磁化のブロッキング現象

Outline of Final Research Achievements

In order to possibly apply to electromagnetic wave absorber for ultra-wide band, high saturation magnetization Fe-based spin-nano-cluster material was experimentally verified via uniquely developed chemical route. Coagulated Fe nanoparticles with magnetite nanoparticles with the average diameter of 11.1 nm and 4.6nm, respectively, showed higher blocking temperature, where the imaginary part of complex magnetic susceptibility and magnetic loss took the maximum, resulting in 223K at maximum. Thus, the hybrid material would pave the way for achieving a giant magnetic loss at around room temperature.

Free Research Field

磁性ナノ材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

kHz帯域における従来の電磁波吸収原理は主に導体表面における表皮効果に基づいており、電磁波強度を1/100まで低減するためには数百μm～数mmの厚膜・厚板が必要となる。本研究で創製される新しいスピンナノクラスターハイブリッド材料は高効率電磁波吸収、軽量化につながる点に社会的意義がある。また、磁性材料を活用して電磁波遮蔽する手法が考案されているが、高透磁率材料で対象部品・デバイスを完全に覆わない限り完全遮蔽は出来ない。一方、本研究のハイブリッド材料における電磁波吸収は、磁気損失を主導原理としており、漏洩電磁波を熱として吸収し、完全抑制できる可能性を秘めている点に学術的意義がある。