形状記憶合金の中学校・技術科教材への応用

kyozai1 北村研究室では、形状記憶合金の応用研究の1テーマとして、中学校 技術・家庭科(技術分野)で活用できる、教材の研究を行っています。 特にエネルギー変換分野(機械)の「熱を運動エネルギーに直接変換する材料」として、スターリングエンジンなどと共に、「形状記憶合金」を提案しています。

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形状記憶合金の作業補助具等への応用

photo1 形状記憶合金には、超弾性特性と呼ばれる、材料を大きく曲げても、小さく曲げても、材料自身が発生力を調整しほぼ一定の力を発生する特徴があります。 この特性を使えば、材料の曲げによらず、一定の力を発生する器具が作製可能です。北村研究室では、超弾性特性を用いた作業補助具の開発を行っています。

作業補助具等への応用の詳しい紹介はこちらです。

精密鋳造により作製されたTi-Ni系形状記憶合金の機械的特性の研究

photo1 現在市販されている形状記憶合金の大多数は、合金メーカーが作製した大型の合金インゴットから、熱間・冷間加工により、板やワイヤに加工されたものです。 特にTi-Ni系形状記憶合金は、難加工材であるため、ワイヤ材が製品の中心で、板や複雑形状の材料は作製が困難でした。しかし、精密鋳造法を用いれば、 この問題は解決されます。一方、鋳造材は市販されている材料と特性が異なることが知られているため、北村研究室ではTi-Ni形状記憶合金鋳造材の機械的特性評価の研究を行っています。

精密鋳造により作製されたTi-Ni系形状記憶合金の機械的特性の詳しい紹介はこちらです。

Ti-Ni形状記憶合金を用いた熱エンジンの開発

photo1 形状記憶合金のあたためると元の形状に戻る性質を利用した様々な方式の熱エンジンが提案されています。北村研究室では、独自の方式である「おもり移動型熱エンジン」の研究を中心に研究を行っています。

北村研究室で研究している熱エンジンの紹介はこちらです。


形状記憶ポリマー・形状記憶合金複合材の開発

photo1 形状記憶ポリマーは、ガラス転移温度以上に加熱すると、あらかじめ記憶した形状に戻る性質を持っています。形状記憶ポリマーと元に戻る温度が異なる形状記憶合金を複合化することにより、複雑な変形が特性が得られます。北村研究室では、形状記憶ポリマーと、形状記憶ポリマーのガラス転移温度よりも逆変態温度高い形状記憶合金を用いて、形状記憶ポリマー・形状記憶合金複合材を作成し、加熱のみで2方向に変形する形状記憶複合材の開発を行なっています。

形状記憶ポリマー ・形状記憶合金複合材を用いた4Dプリントオブジェクトの研究内容はこちらです。