日本東北大學開發自勵發電型智能材料

  日本東北(bei)大學2016年11月24日宣布,確立了將磁致伸縮(suo)纖維提高“逆磁致伸縮(suo)效應(ying)”功(gong)能(neng)后植入機械(xie)構(gou)造物的(de)技術,并開發(fa)(fa)(fa)出了強韌輕量且擁有(you)高發(fa)(fa)(fa)電(dian)性能(neng)的(de)復合型新(xin)材(cai)料。該材(cai)料可在高靈(ling)敏度(du)傳感器、可穿戴設備及IoT設備領域用于微環(huan)境發(fa)(fa)(fa)電(dian)及蓄電(dian)功(gong)能(neng),作(zuo)為日本發(fa)(fa)(fa)明的(de)“自勵發(fa)(fa)(fa)電(dian)型”智能(neng)材(cai)料備受(shou)關注。

  此次植入(ru)的磁致伸縮材(cai)(cai)料(liao)為Fe-Co(鐵-鈷(gu))合金。將該(gai)合金制(zhi)成直徑為1~0.2mm的線材(cai)(cai),使其發(fa)揮磁通(tong)量容易(yi)向纖維方(fang)向浸透的性質,并且還(huan)改(gai)進了植入(ru)環氧樹脂母材(cai)(cai)樹脂內(nei)部時的制(zhi)造工序,從而制(zhi)造出(chu)了逆(ni)磁致伸縮特性極高的復合材(cai)(cai)料(liao)。另外(wai)還(huan)通(tong)過在(zai)樹脂外(wai)部配(pei)置(zhi)線圈(quan),在(zai)沖(chong)擊負荷下(xia)成功產生了大(da)電壓。通(tong)過運用這一特性,可使用于應力傳感器(qi)(qi)、損傷檢測傳感器(qi)(qi)、振動及沖(chong)擊發(fa)電裝置(zhi)。雖然是(shi)傳感器(qi)(qi),但(dan)具(ju)有發(fa)電功能,因此有望為開發(fa)出(chu)自(zi)勵型IoT傳感器(qi)(qi)做出(chu)貢獻(xian)。

  用于磁致(zhi)(zhi)伸(shen)縮(suo)材料(liao)的(de)Fe-Co合(he)金具有鐵基原(yuan)料(liao)便宜、加工性和強(qiang)度(du)優異,以及磁化及磁致(zhi)(zhi)伸(shen)縮(suo)特(te)(te)性出色(se)的(de)特(te)(te)點。該合(he)金于2011年發明,由(you)(you)東北特(te)(te)殊(shu)鋼實現(xian)(xian)量產。使用該合(he)金的(de)復(fu)合(he)功能型(xing)新材料(liao)實現(xian)(xian)了原(yuan)來由(you)(you)稀(xi)有金屬(shu)構成的(de)脆弱、難加工的(de)兩種(zhong)磁致(zhi)(zhi)伸(shen)縮(suo)材料(liao)(稀(xi)土類(lei)Terfenol-d合(he)金、Fe-Ga類(lei)Galfenol合(he)金)無法(fa)實現(xian)(xian)的(de)強(qiang)韌性和輕化。另外還(huan)可與構造體(ti)一體(ti)成型(xing),因(yin)此設(she)計自(zi)由(you)(you)度(du)也很高(gao)。

  此次的(de)部(bu)(bu)分研(yan)(yan)究(jiu)獲得了(le)宮城產業(ye)振(zhen)興機(ji)構推出(chu)的(de)項目創出(chu)研(yan)(yan)究(jiu)會(hui)(hui)助成事業(ye)“新型(xing)磁致(zhi)伸縮及(ji)電磁智能器件(jian)開發(fa)研(yan)(yan)究(jiu)會(hui)(hui)”的(de)支援。部(bu)(bu)分研(yan)(yan)究(jiu)成果已刊登在材料科學(xue)(xue)領域(yu)的(de)學(xue)(xue)術雜志《AdvancedEngineeringMaterials》的(de)電子版上(shang)。另外(wai),這些(xie)成果還將(jiang)在2016年11月29日于仙臺國際中心舉行(xing)的(de)業(ye)務(wu)對(dui)接展(zhan)會(hui)(hui)及(ji)洽談會(hui)(hui)“產官(guan)學(xue)(xue)協作展(zhan)2016宮城”上(shang)介紹。