日本東北大學開發(fā)自勵發(fā)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(fā)出了強韌輕量且擁有高發(fā)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(huán)境發(fā)電及蓄電功能,作為日本發(fā)明的“自勵發(fā)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(fā)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(huán)氧樹脂母材樹脂內(nèi)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(chǎn)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(fā)電裝置。雖然是傳感器,但具有發(fā)電功能,因此有望為開發(fā)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(yōu)異,以及磁化及磁致伸縮特性出色的特點。該合金于2011年發(fā)明,由東北特殊鋼實現(xiàn)量產(chǎn)。使用該合金的復合功能型新材料實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)振興機構推出的項目創(chuàng)出研究會助成事業(yè)“新型磁致伸縮及電磁智能器件開發(fā)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(yè)務對接展會及洽談會“產(chǎn)官學協(xié)作展2016宮城”上介紹。