|
驚くべき科学的研究の結果が新しい形状記憶の応用を提案する。
By Virginia Heffernan
Nickel Magazine, 2008 年3
月 -- 米国の研究者は、ひとつひとつの結晶の間に余分な空間を切り取ることで形状記憶合金を作るためのより低廉で、より速く、エネルギー効率の良い方法を思いついたと主張する。
Northwestern大学の泡の専門家とBoise州立大学の形状記憶の専門家との共同でなされた突破口は、ニッケル－マンガン－ガリウム合金は磁場をかけると形状を変えて泡に変換し、次に磁場を逆にするとすぐにもとの形に戻ることである。
この泡は、複雑な機械をより少ない部品を用いるはるかに単純な設計のものに取り替えるために使うことができ、小さな運動制御装置の働きを改善し、あるいはバルブの動きを早めることで燃焼エンジンからの排出をもっとよく制御できる。
「ヨーロッパの自動車会社は、磁性形状記憶合金をもとにしたメカニズムを持つバルブの開発を調査している。」とBoise州立大学のPeter
Müllner教授は言う。｢この応用では、動きのスピードが重要である。｣
磁性形状記憶合金が温度によるものより優れている重要な利点の一つは、応答時間が早いことである。もう一つの応用はかなり離れて活性化させることができることで、生体医学用に、例えば、動脈をステントで拡げる治療に使用できる可能性があることである。
しかし、これまではこうした材料は、単結晶として機能的なだけであり、高価で伸展するかは微妙である。
そこでNorthwestern大学とBoise州立大学のチームは、単結晶を作るのに必要な費用、時間、エネルギーをかけずに、ニッケルーマンガンーガリウム結晶のかなり優れた変形性質を有する材料を作ることに乗り出した。
この目標を達成するために、Northwestern大学材料科学・工学部のDavid Dunand教授とYuttanant
Boonyongmaneerat博士は溶融したニッケル－マンガンーガリウムをアルミン酸ナトリウム粉末の多孔質成形体に注ぎ込んだ。溶融物質の半分以上はニッケルであった。金属が固まった後、彼らは
酸で酸化物を浸出し、合金中に大きな空間を残した。
出来上がった金属性の泡はスポンジ状のタフィーのようなもので、空間があるためそれぞれの結晶は移動できる。典型的な多結晶金属においては、結晶は磁場のあるところでは別々の方向に沿って広がり、お互いの動きが相殺されてしまう。
Müllner教授と大学院生のMarkus
Chmielusはその泡を磁場にさらし、それが0.12％変形することを発見した。単結晶とほぼ同じではないが、この変形の範囲は多結晶で以前に観察されてきたものより60倍大きいことは非常に価値のある成果である。
「この結果は、工業用に関連する新しい研究方向に向かうきっかけになるであろう。」とMüllner教授は言う。
この新しい金属状の泡の主な競合品は、もうひとつの強磁性合金で軍事音波探知機用に開発されたTerfenol
Dである。この合金は磁場を機械力に変換するが、最大変形率は約0.12％である。Dunand教授とMüllner教授が彼らの新しい泡をいろいろ工夫して変形率を上げることができれば、かれらは、アクチュエーターや磁気機械センサーのような用途向けにより軽く、より安く、もっと効果的な代替品を提供することになろう。
Virginia Heffernan is a Toronto-based freelance science writer.
Photos: Boise State University
Dr. Peter Müllner
Director, Boise State Center for Materials Characterization
Associate Professor of Materials Science and Engineering
Boise State University
1910 University Drive, MS 2075
Boise, ID 83725
U.S.A.
Phone: 1-208-426-5136
Fax: 1- 208-426-2470
E-mail: petermullner@boisestate.edu
|
|
