材料科学において、ガルフェノールは鉄とガリウムの合金の総称である。この名称は、1998年にアメリカ海軍の研究者らが鉄にガリウムを加えると鉄の磁歪効果が最大10倍に増幅されることを発見した際に、鉄ガリウム合金に初めて与えられた。ガルフェノールは、音波検出に磁歪材料が用いられており、磁歪効果を増幅させることでソナー探知機の感度向上につながる可能性があるため、ソナー研究者の関心を集めている。 [1]ガルフェノールは、振動エネルギーハーベスティング、精密工作機械用アクチュエータ、アクティブ防振システム、ふるいスクリーンやスプレーノズルの目詰まり防止装置への応用も提案されている。ガルフェノールは機械加工が可能で、シートやワイヤの形で製造することができる。[2] [3]
2009年、バージニア工科大学および州立大学と米国国立標準技術研究所（NIST）の科学者たちは、中性子ビームを用いてガルフェノールの構造を解明しました。ガリウムを添加すると、鉄原子の格子構造が通常の立方体セルから、一部のセルの面がわずかに長方形になる構造に変化することが分かりました。細長いセルは合金中で凝集する傾向があり、材料内部に局所的な凝集塊を形成します。NIST中性子研究センターのピーター・ゲーリングは、これらの凝集塊を「ケーキの中にレーズンが入ったようなもの」と表現しました。[1]また、この磁歪の増大を引き起こす固有のメカニズムが存在するという説もあり、その起源は密度汎関数理論によって記述される材料の電子構造に由来しています。[4]純鉄にガリウムを添加すると、材料の電子構造と原子配列が変化し、磁気弾性定数が増大することが分かっています。[5]
参照
参考文献
- ^ ab 「科学者らがガルフェノールの内側の美点を発見」PhysOrg.com 2009年3月25日. 2010年1月31日閲覧。
- ^ 「エイムズ研究所、エトレマ・プロダクツ社、海軍の研究者らがハイテク合金の新たな用途を発見」エイムズ研究所2012年8月21日。2012年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年11月13日閲覧。
- ^ 「アプリケーション」. Etrema Products . 2003年10月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年11月13日閲覧。
- ^ Marchant, George A.; Patrick, Christopher E.; Staunton, Julie B. (2019-02-19). 「無秩序局所モーメント描像におけるFeおよび$A2\phantom{\rule{4pt}{0ex}}{\mathrm{Fe}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Ga}}_{x}$の温度依存磁気ひずみの第一原理計算」 . Physical Review B. 99 ( 5) 054415. doi :10.1103/PhysRevB.99.054415. S2CID 128299371.
- ^ Marchant, George A.; Woodgate, Christopher D.; Patrick, Christopher E.; Staunton, Julie B. (2021-03-10). 「無秩序局所モーメント描像における${\mathrm{Fe}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Ga}}_{x}$の位相挙動とそれに続く磁気歪の第一原理計算」 . Physical Review B. 103 ( 9) 094414. doi :10.1103/PhysRevB.103.094414. S2CID 233618619.
外部リンク
- [1]鉄ガリウム合金の開発とモデリング、リック・A・ケロッグ
- [2]鉄ガリウム合金の磁気機械的挙動の特性評価とモデリング、ジャヤシマ・アトゥラシマ
- [3]ナノワイヤセンサ応用のための鉄ガリウム合金の曲げ磁歪特性評価、パトリック・ダウニー
- [4]磁歪センサおよびアクチュエータ用単結晶ガルフェノールの準静的特性評価および曲げ挙動のモデリング、Supratik Datta
