3分の熱処理で鉄基アモルファス合金を横型熱電変換材料に変換：研究開発の最前線

物質・材料研究機構は、わずか3分の熱処理で、トランスやモーター用の軟磁性材料として使用される鉄基アモルファス合金を横型の熱電変換材料に変換できることを実証した。

[MONOist]

　物質・材料研究機構（NIMS）は2024年3月28日、わずか3分の熱処理で、トランスやモーター用の軟磁性材料として使用される鉄基アモルファス合金を横型の熱電変換材料に変換できることを実証したと発表した。名古屋大学との共同研究による成果だ。

微細組織のエンジニアリングによる異常ネルンスト効果の向上［クリックで拡大］ 出所：物質・材料研究機構

　同研究では、液体急冷法を利用し、約85％が鉄で構成される磁性アモルファスを作製。これを3分間、熱処理するだけで、材料の平均組成を変えずに横型熱電効果の1つとなる異常ネルンスト係数が向上することを実証した。

　アモルファス合金は、熱処理前は均質だったが、380℃で加熱するとナノサイズの銅析出物が生じた。これが異常ネルンスト効果に影響を与え、従来の磁性アモルファス合金の中で最高値の異常ネルンスト係数を示した。このことから、異常ネルンスト係数の上昇には、材料の電子構造や組成だけでなく、微細組織の設計、制御も重要であることが分かった。

　電流と熱流をそれぞれ直交する方向に変換できる横型熱電効果は、電流と熱流が平行方向に変換される縦型熱電効果よりも熱電変換素子の構造が簡略化される。また、作製した鉄基アモルファス合金は、量産化や大面積化が容易で、自在に曲げることもできる。

　今後、微細組織制御の技術を向上させることで、異常ネルンスト係数が大きい磁性材料を開発し、電子デバイスの省エネルギーに寄与する発電技術、熱センシング技術への応用を進めていく。

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