形状可変材料のドメインホモ界面ダイナミクスの学理究明と高機能化原理の確立
【研究分野】構造・機能材料
【研究キーワード】
形状可変材料 / 相変態 / 第一原理計算 / 界面制御 / 医療・エネルギー材料 / 多機能材料 / 形状記憶合金 / 磁性形状記憶合金 / 強誘電体 / ドメインホモ界面 / 機械学習 / 微小材料試験 / 構造・機能材料 / ドメイン / ホモ界面 / マイクロ試験 / 長寿命化 / 機械的性質 / 高機能化 / 圧電材料 / ドメイン構造 / 相安定性 / 圧電体
【研究成果の概要】
医療やエネルギーに用いられる形状記憶合金や圧電材料などの形状可変材料は、形状と、力や磁場などの外場と、発生力などの材料の機能が相互に可逆的に関係する。形状変化の根源はドメインホモ界面の移動によるドメイン変換と相変態である。本材料の高機能化のために、ドメイン界面がスムーズに移動できるドメインホモ界面の構造とダイナミクスを明らかにし、また、高機能化のため、界面構造の制御と第一原理計算による格子軟化の制御により、移動中の摩擦を低減できる指導原理を打ち立て、実際に高・多機能の新形状可変材料を創成した。
【研究の社会的意義】
従来深く考えられていなかったホモドメイン界面構造を掘り下げ、幾何学的にまた実験的に明らかにした。特に、相安定性と結晶格子の軟化現象を結びつけ、予測した界面のねじれが実在することやその生成過程を明らかにした。本研究により、疲労変化の極めて少ない形状記憶合金、巨大な変形を示すチタン合金や磁場駆動複合材料、より高速応答の可能な強誘電体など、今後の医療・エネルギー分野で大きな工業発展が期待できる新材料を開発できた。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 上杉 徳照 | 大阪府立大学 | 工学(系)研究科(研究院) | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 曽根 正人 | 東京工業大学 | 科学技術創成研究院 | 教授 | (Kakenデータベース) |
| 稲邑 朋也 | 東京工業大学 | 科学技術創成研究院 | 教授 | (Kakenデータベース) |
| 田原 正樹 | 東京工業大学 | 科学技術創成研究院 | 助教 | (Kakenデータベース) |
| 舟窪 浩 | 東京工業大学 | 物質理工学院 | 教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究協力者】 |
| 金高 弘恭 | |
| Chang Tsu-Fu Mark | |
| 篠原 百合 | |
| Chernenko Volodymyr | |
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【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【配分額】182,000千円 (直接経費: 140,000千円、間接経費: 42,000千円)