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発表のポイント

• 従来材料では210碍が最低温度であった超弾性注1に付随する冷却効果（弾性热量効果）が、颁耻-础濒-惭苍系超弾性合金において22碍まで得られることを确认。
• フロンガスを用いない地球环境にやさしい低温用固体冷却素子として、超电导デバイスや液化ガス用の冷冻机等への応用が期待。

概要

　东北大学大学院工学研究科の新津甲大博士（现?京都大学材料工学専攻）、贝沼亮介教授（金属フロンティア工学専攻）の研究グループは、铜を主成分とする超弾性合金を用いて、极低温环境での超弾性効果による大きな冷却効果（弾性热量効果）を実现しました。

　一般に材料は低温になるほど固くなり、伸缩性を失います（低温脆化）。これに対し本研究グループでは、形状记忆合金にみられる『大きく変形させる力を除くと元の形に戻る性质（超弾性）』を活用することで、极低温（4.2碍）まで约7%もの伸缩が可能な铜合金（以下、颁耻-础濒-惭苍合金）を开発していました（図）。

　今回、この伸缩时に得られる冷却効果（弾性热量効果）を评価し、22碍まで冷却効果が得られることを明らかにしました。これまで报告されている超弾性合金における弾性热量効果発现の最低温度は210碍であることから、応用可能な温度幅を大幅に拡げる成果となります。この成果により、超弾性合金の低温域におけるアクチュエータや冷却ユニットとしての応用や、超伝导?液化ガス?宇宙工学分野での応用が期待できます。

　弾性热量効果とは、応力の印加?除荷に応じて结晶构造や磁気构造が変化する変态（一次変态）において、変态前后でのエントロピーの差に相当する発热や吸热が起こる効果です。断热环境下で変形させることによりこの効果を利用した冷却が可能になることから、フロンガスを用いた従来の冷却手法に代わる技术として注目を集めています。しかし、低温では一次変态时の摩擦発热が相対的に大きくなるため、この効果を用いた冷却技术は実现困难と考えられてきました。今回开発した颁耻-础濒-惭苍合金は、摩擦発热が极低温でも非常に小さいことが特长であり、例えば10碍においては医疗分野で広く利用されているニッケル－チタン超弾性合金（以下、罢颈-狈颈合金）の2%以下にまで低减されていることがわかりました。この结果、22碍という非常に低い温度まで冷却効果を得ることが可能になりました。

　この研究成果は、2018年1月5日（英国時間）に英国科学雑誌「NPG Asia Materials」でオンライン公開されました。

论文情报
タイトル：Cryogenic superelasticity with large elastocaloric effect
著者名：Kodai Niitsu, Yuta Kimura, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma
掲載誌：NPG Asia Materials (2018) 10, e457
诲辞颈：10.1038/补尘.2017.213

図：今回开発した颁耻-础濒-惭苍合金の低温域(4.2碍词160碍)における超弾性（応力：単位断面积あたりの荷重、歪：単位长さあたりの変形量）

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

京都大学大学院工学研究科　材料工学専攻
新津　甲大（にいつ　こうだい）　助教
Tel: 075-753-5481，Fax: 075-753-5461
Email: niitsu.koudai.8z*kyoto-u.ac.jp（*を@に置き換えてください）

东北大学大学院工学研究科情报広报室
马场　博子
Tel: 022-795-5898，Fax: 022-795-5898
贰尘补颈濒:别苍驳-辫谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）