4.3%を超える巨大弾性歪みを示す金属を開発

〜大きな弾性変形の実現で高性能ばね材等への応用に期待〜

ポイント

・バルク銅系合金において金属学の常識を覆す4.3%の弾性歪み(注1)を超える大きな弾性変形が発現
・ヤング率(注2)が25GPa 以下で、歪みに対して低い応力のしなやかさを有しながら600MPa 以上の引張応力に耐えて元の形状に戻る高強度を実現
・ゴムのようなバルク金属材料であるため、ばね等の弾性構造材や「弾性歪みエンジニアリング」によるスマート材料としての応用へ期待

概要

 金属材料はあらゆる場面で利用されており、弾性率や強度など用途に応じて適した特性が求められます。特に人工骨、歯科用材料あるいは機械に用いる高性能ばねでは小さい力で大きく伸び縮みする弾性変形特性が求められることがあります。
 東北大学大学院工学研究科金属フロンティア工学専攻の許勝特任助教、貝沼亮介教授らの研究グループは、日本原子力研究開発機構、J-PARCセンター、チェコ科学アカデミー、チェコ工科大学、九州大学との共同研究により、バルク単結晶銅系合金において従来の実用金属より数倍も大きい弾性変形(弾性歪み>4.3%)を実現しました。通常、実用バルク金属材料の弾性歪みは約1%以下であり、本研究成果は画期的です。さらに、本合金では、応力と歪みの関係が直線となるフックの法則が成り立たず、応力の増大に従ってヤング率が小さくなる弾性軟化現象も確認されました。このような非線形(注3)で大きな弾性変形は、金属学の常識を覆すもので、高性能ばね材等への応用が期待されます。
 この研究成果は、2022 年9 月27 日(英国時間) に英国科学誌「Nature Communications」 にオンライン掲載され、Editors’ Highlights に選ばれました。

用語解説

注1) 弾性歪み
材料が弾性変形領域において伸びる(圧縮される)場合で、元の長さに対する伸びた(縮んだ)割合を弾性歪みという。一般に、通常のバルク金属材料では1% 以下の弾性歪みを示す。
注2) ヤング率
材料を一軸引張もしくは圧縮で弾性変形させたときの、変形歪みに対する応力の比をヤング率と呼ぶ。一般に、高分子等柔らかい材料では低いヤング率を示すが、金属やセラミック等の腰の強い材料では高いヤング率を示す。
注3) 非線形
力と変形量の関係が比例関係にない状態を指す。

詳細

詳細はプレスリリースをご参照ください。

九州大学 Kyushu University令和4年度「山川賞授賞式」の挙行について

令和4年度「九州大学安全の日」講演会を実施

関連記事

  1. パーコレーション理論を新規量子磁性体で初実証 新…

    工学研究院河江 達也 准教授─ 次世代磁気デバイスへの活用に期待 ─…

  2. 《10/15開催》第207回アジア・オセアニア研…

    宮武 正登 教授(佐賀大学 地域学歴史文化研究センター)九州大学アジ…

  3. 令和5年度第3回I²CNER Webinar

    令和5年度第3回I²CNER Seminarを開催します:Prof. Sun…

  4. 1種類の触媒で4種類の有機反応を自在に切替

    -全てが偶然の発見(セレンディピティ)-カーボンニュートラル・エネルギー…

  5. 核融合プラズマの新たな乱流遷移を発見

    応用力学研究所木下 稔基 助教核融合炉の革新的な運転シナリオの確立へ…

  6. 血球細胞と周囲組織間の酸素輸送動態をシミュレーシ…

    物質輸送現象の解析を可能にする新しい数理基盤の構築工学研究院武石 直…

  7. 小惑星ベヌーにアミノ酸など多くの生体関連分子が存…

    ~DNA/RNAに必須の5種類の核酸塩基も全て検出~理学研究院奈良岡…

  8. 安達千波矢主幹教授が紫綬褒章を受章

    ~安達千波矢主幹教授が紫綬褒章を受章されました~安達教授は株式会…