高アスペクト比磁気繊毛の開発と小型平面アクチュエータの試作

高纵横比磁性纤毛的开发和小型平面执行器的原型制作

• 批准号: 09750371
• 负责人: 太屋岡 篤憲
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kitakyushu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750371/
• 关键词: マイクロアクチュエータ; 磁気繊毛; 高アスペクト比; アルミニウム陽極酸化; 直流電析; 反磁界係数; ナノワイヤ; カーリング・モード; 陽極酸化; アルマイト; ナノワイア

近年,マイクロマシンの要素技術である電磁型アクチュエータは,より小型化あるいは薄膜化される傾向にあり,膜面垂直方向に磁化した場合の反磁界をどう抑えるかが,アクチュエータ開発の重要なポイントとなっている.本研究では,この問題を解決するために,アルマイト磁性皮膜の構造を改良し,直径0.4-,長さ300μm,アスペクト比750の針状の磁体が,3μmの間隔で膜面垂直に無数に並んだナノワイヤ皮膜を開発し,これを利用して,小型平面アクチュエータを試作することを目的とした.以下に,研究概要を示す.(1) 二段階陽極酸化法による反磁界係数の低減従来のアルマイト磁性皮膜は,磁極が皮膜表面に高密度に分布するため,磁極間の静磁的な相互作用により,大きな反磁界を有する.本研究では,針状磁性体間の間隔を決める陽極酸化時の極間電圧を2段階(40V/120V)に制御し,その間隔を従来の3倍に広げ,表面の磁極密度を1/9に低減した.その結果,膜面垂直方向に磁化した場合の反磁界係数を,従来の限界値0.16から0.02に低減することができた.(2) カーリングモードによる検討皮膜中の磁性体充填率を,0.16から0.02へと減少させると,膜面垂直方向に磁化した場合の保磁力が,1.36kOeから1.53kOeへと減少し,カーリングモードにより見積った1本の無限長円柱微粒子磁性体の保磁力1.73kOeに近づくことを示した.これにより,表面磁極による静磁的相互作用が緩和されことが明らかとなった.(3) Coナノワイヤの変形状態の観察直径0.03μm,長さ10μm,アスペクト比約300の針状の磁体が,0.lμmの間隔で並んだCoナノワイヤ皮膜を開発し,電子顕微鏡観察により,外部磁界(lkOe程度)の印加で,Coナノワイヤが印加磁界方向に変形していることを確認した.これにより,本ナノワイヤを用いたマイクロアクチュエータの実現性が示ざれた.

In recent years, マ イ ク ロ マ シ ン の elements technology で あ る type electromagnetic ア ク チ ュ エ ー タ は, よ り miniaturization あ る い は film change さ れ る tendency に あ り, vertical direction at the membrane surface に magnetization し た occasions の diamagnetic world を ど う え suppression る か が, ア ク チ ュ エ ー タ open 発 の important な ポ イ ン ト と な っ て い る. This study で は, こ の を solve す る た め に, ア ル マ イ ト magnetic し を の skin membrane structure improvement, diameter 0.4, long さ 300 microns, ア ス ペ ク ト than 750 の needle が の magnet, 3 microns の interval で membrane surface and vertical に countless に ん だ ナ ノ ワ イ ヤ skin membrane を open 発 し, こ れ を using し て, small plane ア ク チ ュ エ ー タ を attempt Youdaoplaceholder0 た とを purpose と た た. に below, the summary を す. (1) two Duan Jie anode acidification method に よ る diamagnetic の world coefficient low 従 reduction to の ア ル マ イ ト は skin membrane, magnetic pole が skin membrane surface に high-density に distribution す る た め, between pole の な of magnetostatic interaction に よ り, big き な diamagnetic world を have す る. This study で は, needle-like magnetic body の interval between を definitely め る when anode acidification の interelectrode electric 圧 を 2-stage order (40 v / 120 v) に royal し, そ の interval を 従 3 times to の に hiroo げ, surface の pole を 1/9 に low density decrease し た. そ の as a result, the membrane surface vertical に magnetization し た occasions の diamagnetic coefficient を, 従 to の limit nt 0.16 か ら 0.0 2に subtract する とがで とがで た.(2) カ ー リ ン グ モ ー ド に よ る 検 for skin を の magnetic filling rate in the membrane, 0.16 か ら 0.02 へ と reduce さ せ る と, vertical direction at the membrane surface に magnetization し た occasions の magnetic が, 1.36 kOe か ら 1.53 kOe へ と reduce し, カ ー リ ン グ モ ー ド に よ り see product っ た this の infinite magnetic body の protect magnetic particles has drifted back towards ¥ column 1. 73 koe に nearly づ く こ と を shown し た. こ れ に よ り, surface polarity に よ る magnetostatic interaction が ease さ れ こ と が Ming ら か と な っ た. (3) Co ナ ノ ワ イ ヤ の - shape state の 観 every 0.03 microns in diameter, さ 10 microns long, ア ス ペ ク ト than about 300 の needle が の magnet, 0. L mu m で の interval and ん だ Co ナ ノ ワ イ ヤ skin membrane を open 発 し, electronic 顕 micromirror 観 examine に よ り, external magnetic (lkOe degree) の Inca で, Co ナ ノ ワ イ ヤ が Inca magnetic boundary に - shape し て い る こ と を confirm し た. こ れ に よ り, this ナ ノ ワ イ ヤ を with い た マ イ ク ロ ア ク チ ュ エ ー タ の be sex が now shown ざ れ た.

项目成果

太屋岡篤憲, 太屋岡恵里子, 鈴木英世, 本田崇, 山崎二郎: "高角形比Coアルマイト磁性皮膜の作製" 第21回日本応用磁気学会学術講演会概要集. 311 (1997)

Atsunori Taiyaoka、Eriko Taiyaoka、Hideyo Suzuki、Takashi Honda、Jiro Yamazaki：“高矩形比Co氧化铝磁膜的制备”日本应用磁学学会第21届学术会议摘要311（1997）。

A.Tayaoka, E.Tayaoka, H.Suzuki, J.Yamasaki: "Preparation of Co-Fe-P amorphous fine neeles with anodization technique and measurement of demagetizing factor" The 7th joint MMM-INTERMAG conference Abstract. AR06 (1997)

A.Tayaoka、E.Tayaoka、H.Suzuki、J.Yamasaki：“利用阳极氧化技术制备 Co-Fe-P 非晶细晶粒并测量消磁因子”第七届 MMM-INTERMAG 联合会议摘要。

A.Tayaoka,E.Tayaoka,H.Suzuki,J.Yamasaki: "Preparation of thin film having well-spaced Co nanowires using anodization technique." IEEE Transactinn on Magnetics in press.

A.Tayaoka、E.Tayaoka、H.Suzuki、J.Yamasaki：“使用阳极氧化技术制备具有间隔良好的 Co 纳米线的薄膜。”

A.Tayaoka, E.Tayaoka, H.Suzuki, J.Yamasaki: "Fabrication of Co nanowires with high aspect ratio using anodization technique" ICM97 International Conference on Magnetism Abstract Booklet. M2-68 (1997)

A.Tayaoka、E.Tayaoka、H.Suzuki、J.Yamasaki：“利用阳极氧化技术制备高纵横比的 Co 纳米线”ICM97 国际磁学会议摘要手册。

浦郷 隆,太屋岡篤憲,古城戸圭吾,山崎二郎: "陽極酸化法による高アスペクト比磁性体の作製" 平成11年電気学会全国大会講演論文集. 471 (1999)

Takashi Uragato、Atsunori Taiyaoka、Keigo Furujoto、Jiro Yamazaki：“通过阳极氧化法制备高纵横比磁性材料”日本电气工程师学会 1999 年全国会议论文集 471（1999）。