東北大学大学院工学研究科材料システム工学専攻の成田史生准教授（材料科学総合学科）は、磁歪ファイバーを細長い磁歪合金 を “逆磁歪（ぎゃくじわい）効果※１”の機能を高めて機械構造物本体に埋め込む技術を確立し、強靱靭かつ軽量で発電性能が世界最高レベルの複合機能型新素材を世界に先駆けて開発しました。
今回、埋め込んだ磁歪材料は、鉄基で原料が安く、加工性と強度に優れ、磁化・磁歪特性も良いFe‐Co（鉄‐-コバルト）合金です。これを直径1 ～ 0.2 ｍｍの線材にして、磁束が繊維方向に浸透しやすい性質を引出し、かつ、エポキシ系母材樹脂内部に埋め込む際の製造工程を改良して、逆磁歪特性が極めて高い引張応力を合金繊維に残す複合材料設計を作製導入しました。 更さらに、樹脂の外側にコイルを配置することにより、衝撃荷重で大きな電圧を発生させることに成功しました。
今回の複合機能型新素材は、従来の希少金属からなる脆くて加工が難しい磁歪材料２種2種（希土類系ターフェノールＤ、Fe-Ga系ガルフェノール）では不可能とされていた強靱靭さと軽量化を実現しています。また、構造体に成形一体化できるので設計の自由度もあります。この新素材は、ウェエアラブル・IoT（モノのインターネット）デバイスへのマイクロ環境発電・蓄電機能へも適用可能であり、日本発の“自立発電型”スマート材料の開発一例として注目を浴びております。
本研究の一部は、公益財団法人みやぎ産業振興機構（井口泰孝理事長）のプロジェクト創出研究会助成事業下の“新磁歪･電磁スマートデバイス開発研究会”の支援を受けて行われております。また、Fe‐Co合金は、古屋泰文氏（東北大学客員教授、弘前大学名誉教授）によって2011年に発明されたもので、東北特殊鋼株式会社によって量産化可能になりました。
なお、本成果の一部は、材料科学分野の学術雑誌「Advanced Engineering Materials」電子版に掲載されました。また、「産学官連携フェア2016みやぎ」ビジネスマッチング展示会・商談会（平成28年11月29日（火）10：00～17：00、仙台国際センター）で紹介されます。
【用語説明】 ※１ 逆磁歪効果： 磁歪合金に外力を加えると、ミクロ的には、原子の周りの電子軌道や電子自体の自転方向に影響が現れ、結晶内部の磁気モーメント域が変化して、材料表面から漏れ磁束が発生する現象。応力センサや環境型振動発電に利用されている
リンク先：
東北大学
東北大学工学研究科・工学部