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2021 Fiscal Year Annual Research Report

磁歪の小さな鉄基合金単結晶の逆磁歪効果の発現機構解明と巨大逆磁歪材料の創製

Research Project

Project/Area Number 20H02424
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤枝 俊  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60551893)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords磁性・電子・情報材料 / 逆磁歪効果 / 振動発電
Outline of Annual Research Achievements

磁性体に応力を印加すると磁気的性質が変化する現象は逆磁歪効果と呼ばれ、それを利用した振動発電は身の回りの振動から無線送信が可能な電力を高効率に発電できるため、革新的なエネルギーハーベスティング技術としてIoTデバイス用の小型電源としての応用が期待されている。本研究では、比較的小さな磁歪定数のFe-Si合金単結晶の逆磁歪効果の発現機構を明らかにすることにより、新材料の設計指針を得ることを目的とする。
昨年度の研究で、同一試料の応力中磁歪測定および磁場中引張り試験の両方を同一セッティングで測定できる独自のシステムを構築した。本年度は、さらに応力印加状態での磁化測定も出来るように本システムを改良し、それを用いて比較的大きな磁歪定数のFe-Co合金の逆磁歪効果に及ぼす熱処理の影響を調べた。具体的には、まず、熱処理前後の試験片の磁場―磁化曲線に及ぼす応力の影響を調べた。その結果、熱処理前と比較して、熱処理後の磁場―磁化曲線は低磁場で飽和した。また、引張り応力を印加すると、どちらの試験片でも磁場―磁化曲線の立ち上がりは急峻になった。応力印加後の磁束密度から応力印加前の値を差し引いて磁束密度変化を見積もった結果、熱処理により磁束密度変化の応力感受率が向上することが明らかになった。さらに、歪み―磁場曲線に及ぼす引張り応力印加の影響および応力―歪み曲線に及ぼす磁場印加の影響も調べた結果、それらから見積もった無印加磁場における歪みに及ぼす磁歪の寄与の応力依存性が磁束密度変化の応力感受率と密接に関連することが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

従来にないシステムを構築し、逆磁歪効果を多角的に評価することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

本年度立ち上げたシステムを用いて、Fe-Si合金単結晶の逆磁歪効果を多角的に評価する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Vibration Power Generation Property of U-Shaped Unimorph Device Using Grain-Oriented Electrical Steel2021

    • Author(s)
      Okada Taku、Fujieda Shun、Hashi Shuichiro、Ishiyama Kazushi、Suzuki Shigeru、Seino Satoshi、Nakagawa Takashi、Yamamoto Takao A.
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 62 Pages: 1798~1801

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2021079

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板を用いた振動発電デバイスの大型化と発電特性との関係2022

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
  • [Presentation] 振動発電デバイスに搭載した方向性電磁鋼板の磁束密度変化2021

    • Author(s)
      藤枝 俊、岡田 拓、枦 修一郎、石山和志、鈴木 茂、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本磁気学会
  • [Presentation] 磁気と弾性の相互作用を利用した振動発電2021

    • Author(s)
      藤枝 俊
    • Organizer
      応用物理学会
    • Invited
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板の振動発電特性に及ぼす圧延方向の影響2021

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
  • [Presentation] 高飽和磁束密度のFe-Co-V合金の振動発電への応用2021

    • Author(s)
      藤枝 俊、井上森平、岡田 拓、枦 修一郎、石山和志、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
  • [Presentation] Fe-Co合金の応力-ひずみ特性に及ぼす逆磁歪効果の影響2021

    • Author(s)
      門田優哉、藤枝 俊、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
  • [Presentation] Vibration power generation using Fe-Ga alloy single crystal2021

    • Author(s)
      S. Fujieda, N. Gorai, T. Kawamata, R. Simura, T. Fukuda and S. Suzuki
    • Organizer
      Thermec
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 環境発電ハンドブック 第2版2021

    • Author(s)
      鈴木 雄二、秋永 広幸、神野 伊策、篠原 真毅、竹内 敬治、八馬 弘邦、舟橋 良次、宮﨑 康次
    • Total Pages
      528
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-748-0

URL: 

Published: 2023-12-25  

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