日本東北大學開發自勵發電型智能材料

  日本東北大學2016年11月24日宣布,確立了將磁致伸縮纖維提高“逆磁致伸縮效應”功能后植入機械構造物的技術,并開發出了強韌輕量且擁有高發電性能的復合型新材料。該材料可在高靈敏度傳感器、可穿戴設備及IoT設備領域用于微環境發電及蓄電功能,作為日本發明的“自勵發電型”智能材料備受關注。

  此次植入的磁致伸縮材料為Fe-Co(鐵-鈷)合金。將該合金制成直徑為1~0.2mm的線材,使其發揮磁通量容易向纖維方向浸透的性質,并且還改進了植入環氧樹脂母材樹脂內部時的制造工序,從而制造出了逆磁致伸縮特性極高的復合材料。另外還通過在樹脂外部配置線圈,在沖擊負荷下成功產生了大電壓。通過運用這一特性,可使用于應力傳感器、損傷檢測傳感器、振動及沖擊發電裝置。雖然是傳感器,但具有發電功能,因此有望為開發出自勵型IoT傳感器做出貢獻。

  用于磁致伸縮材料的Fe-Co合金具有鐵基原料便宜、加工性和強度優異,以及磁化及磁致伸縮特性出色的特點。該合金于2011年發明,由東北特殊鋼實現量產。使用該合金的復合功能型新材料實現了原來由稀有金屬構成的脆弱、難加工的兩種磁致伸縮材料(稀土類Terfenol-d合金、Fe-Ga類Galfenol合金)無法實現的強韌性和輕化。另外還可與構造體一體成型,因此設計自由度也很高。

  此次的部分研究獲得了宮城產業振興機構推出的項目創出研究會助成事業“新型磁致伸縮及電磁智能器件開發研究會”的支援。部分研究成果已刊登在材料科學領域的學術雜志《AdvancedEngineeringMaterials》的電子版上。另外,這些成果還將在2016年11月29日于仙臺國際中心舉行的業務對接展會及洽談會“產官學協作展2016宮城”上介紹。