衝撃で発電する金属材料を新開発、耐久性と電圧の向上に成功：蓄電・発電機器

東北大学と山形大学の研究グループが衝撃発電複合材料を開発。強度や高温耐性が求められる自動車部材や輸送機器のエンジン駆動部などに実装し、衝撃による発電が可能になるという。

[スマートジャパン]

　東北大学と山形大学の研究グループは2020年11月、鉄コバルト系磁歪ワイヤとアルミニウム合金からなる衝撃発電複合材料を開発した。強度や高温耐性が求められる自動車部材や輸送機器のエンジン駆動部などに実装し、衝撃による発電が可能になるという。

　これまで逆磁歪効果を利用した振動・衝撃発電複合材料は、エポキシ系母材に限られており、用途によっては耐衝撃性の低さが課題となっていた。

　そこで今回研究グループは、金属母材の複合材料を開発することで、耐衝撃性などの課題解決に取り組んだ。具体的には2本の鉄コバルト磁歪ワイヤをねじり合わせ、アルミニウム合金に埋め込む技術を開発。埋め込んだ鉄コバルト磁歪ワイヤは東北特殊鋼製で、直径は0.5mm。鋳型と治具の材料および形状を工夫したことで、数本のワイヤを直線状に立てたまま、アルミニウムの鋳造に成功した。

開発した複合材料　出典：山形大学

　この複数のワイヤをねじって1本にする「より構造型」と呼ばれる衝撃発電複合材料は、1回の衝撃荷重（変位速度は毎秒2mm）で1cm3あたり約0.2Vの出力が得られた。この値はより構造型ではない衝撃発電複合材料に比べて、4倍高い出力電圧で、電力は10倍以上が期待できるという。

　研究グループは今回開発した複合材料について、これまで困難だった大きな衝撃荷重下や比較的高温環境下でもエネルギーを回収することができ、強度が必要とされるアルミニウム合金製の自動車部材や輸送機器のエンジン駆動部での応用が期待されるとしている。今後は、自動車・船舶・航空機などの実働外力と使用環境を考慮して衝撃発電軽金属複合材料の設計・開発・評価の実施を行いたい考え。