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

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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。