欠陥極少化NiMnGa強磁性形状記憶合金粒子とそれによる高効率磁気冷却材料の開発

开发具有最小缺陷的NiMnGa铁磁形状记忆合金颗粒以及使用它们的高效磁冷却材料

• 批准号: 22K14491
• 负责人: CHIU WANTING
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14491/
• 关键词: Ni-Mn-Ga; 強磁性形状記憶合金; 形状記憶合金; 磁気冷却; NiMnGa; 複合材料; 単結晶

本研究では、分散相として使用するBi元素を微量添加することによって、意図的にNi-Mn-Ga合金の結晶粒を分散し、脆化した。脆化した粒子を一定な温度でNi-Mn-Ga-(Bi)合金を機械粉砕し、単結晶粒子を成功に作製した。さらに、前述の粒界工学を行うことによって、欠陥が極めて少ない単結晶Ni-Mn-Ga粒子の作製を達成できた。熱分析、微細構造などの観察により、本研究で作製したNi-Mn-Ga粒子は、単結晶であることを確認した。また、Biの添加量を最適化するために、Biの添加量を微調整した。0.00、0.01、0.03、0.05 at.%のBiをそれぞれ、Ni-Mn-Ga合金にドーピングし、インゴットを作製した。Biの微量添加によって、明瞭的な結晶粒微小化が観察された。0.05 at.%のBiの添加の合金では、微かなBiがNi-Mn-Ga合金に固溶した。一方、0.03 at.%のBiを添加した合金では、Biの固溶量が極めて少ないうえ、結晶粒の大きさは、0.05 at.%のBiを添加した合金とほとんど同程度であることを確認した。以上のことから、0.03 at.%のBiの添加量は最適である。さらに、機械粉砕の効率を確認するために、Biを添加したNi-Mn-Ga合金をそれぞれ2Dと3Dの分析を行った。微細組織の観察（SEM像など）で2Dの分析を行った。一方、粉砕した単結晶粒子の異なる大きさの分布で3Dの分析を行った。本研究で実行し機械粉砕は、効率的に欠陥が極めて少ない単結晶Ni-Mn-Ga粒子を作製することができたと確立した。それらの単結晶粒子を利用し、(1)単結晶Ni-Mn-Ga粒子/シリコーンゴムおよび(2)単結晶Ni-Mn-Ga粒子/Cu薄膜の複合材料を創成した。単結晶Ni-Mn-Gaバルク材料とほぼ同程度の形状変形を達成できた。

This study で は, dispersed phase と し て use す る Bi element を micro-adding す る こ と に よ っ て, meaning 図 に Ni -- Mn alloy の Ga crystal grain を dispersion し, embrittlement し た. を certain な temperature embrittlement し た particles で Ni - Mn - Ga - を machinery (Bi) alloy powder 砕 し, 単 crystalline particles を に success as し た. さ ら に, the foregoing の LiJie line engineering を う こ と に よ っ て, owe 陥 が extremely め て less な い 単 crystal Ni - Mn - Ga を reach the particle の cropping で き た. Thermal analysis, micro structure な ど の 観 examine に よ り, this research で し た Ni - Mn - Ga は particles, 単 crystallization で あ る こ と を confirm し た. Youdaoplaceholder0, Bi <s:1> addition amount を optimization するために, Bi <s:1> addition amount を minor adjustment た た. 0.00, 0.01, 0.03, 0.05 at. % の Bi を そ れ ぞ れ, Ni - Mn - Ga alloy に ド ー ピ ン グ し, イ ン ゴ ッ ト を cropping し た. Bi <s:1> trace addition によって, clear な crystal particles miniaturized が観 observe された. 0.05 at.% of <s:1> Bi <s:1> added with <s:1> alloy で で, micro なBiが and Ni-Mn-Ga alloy に solution <s:1> た. Side, at 0.03. % の Bi を add し た alloy で は, Bi の solid solution volume が め て less な い う え, large crystals の き さ は, at 0.05. % の Bi を add し た alloy と ほ と ん ど with degree で あ る こ と を confirm し た. The above <s:1> ら と ら ら, 0.03 at % <s:1> Bi <s:1> addition amount ら is the most appropriate である. さ ら に, mechanical powder 砕 の sharper rate を confirm す る た め に, Bi を add し た Ni -- Mn alloy Ga を そ れ ぞ れ 2 d と line 3 d の analysis を っ た. Microscopic tissue <s:1> 観 examination (SEM image な) で2D <s:1> analysis を rows った. One side, powder 砕 た単 た単 crystalline particle <s:1> different なる large <s:1> さ <s:1> distribution で3D <e:1> analysis を row った. This study で line be し mechanical powder 砕 は, sharper rate に owe 陥 が extremely め て less な い 単 crystal Ni - Mn - Ga particle を cropping す る こ と が で き た と establish し た. そ れ ら の 単 crystal particles using を し, (1) 単 crystal Ni - Mn - Ga particle / シ リ コ ー ン ゴ ム お よ び (2) 単 crystal Ni - Mn - Ga particle/Cu thin film の composites を chuang cheng し た. Youdaoplaceholder0 crystalline Ni-Mn-Gaバ バ を the を material とほぼ the same degree of <s:1> shape deformation を is achieved で た た た.

项目成果

Aging behavior of Ni-Mn-Ga/silicone particulate composites exhibiting large recoverable magnetostrain

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2023.115277
• 发表时间: 2023-01-05
• 期刊: SCRIPTA MATERIALIA
• 影响因子: 6
• 作者: Chiu, Wan-Ting;Sratong-on, Pimpet;Hosoda, Hideki
• 通讯作者: Hosoda, Hideki

Effects of Ta addition on mechanical and functional properties of the Ti-Au-Cr-based shape memory alloys towards biomedical applications

添加 Ta 对生物医学应用 Ti-Au-Cr 基形状记忆合金机械和功能性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Wan-Ting Chiu;Kota Fuchiwaki;Masaki Tahara;Hideki Hosoda
• 通讯作者: Hideki Hosoda

生体医歯工学共同研究拠点共同研究プロジェクト研究課題

生物医学与牙科工程联合研究中心联合研究项目研究问题

Investigation of the martensite variant reorientation of the single crystal Ni-Mn-Ga alloy via training processes and a modification with a silicone rubber

• DOI: 10.1016/j.matchemphys.2023.127390
• 发表时间: 2023-01-23
• 期刊: MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Chiu, Wan-Ting;Goto, Akihito;Hosoda, Hideki
• 通讯作者: Hosoda, Hideki

Development of Au nanoparticles-MnO2 modified polyaniline electorode for Non-Enzymatic Glucose Sensors

用于非酶葡萄糖传感器的金纳米粒子-MnO2修饰聚苯胺电极的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Keisuke Okamoto;Hiroki Kawakami;Yu-An Chien;Tomoyuki Kurioka;Wan-Ting Chiu;Parthojit Chakraborty;Takamichi Nakamoto;Masato Sone;Tso-Fu Mark Chang
• 通讯作者: Tso-Fu Mark Chang