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

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.

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.