東北大學工學研究科研究生院新津浩大博士(現京都大學材料工學系)領導的研究小組,使用以銅為主要成分的超彈性合金,由於超彈性,冷卻效果大在極低溫環境下效果,我成功實現了效果。
近年來,利用與超彈性相關的熱傳遞的新的冷卻現象(彈性熱值效應)作為替代使用氟利昂氣體的傳統冷卻方法的技術受到關注。彈性熱值效應是在晶體結構和磁結構根據應力的施加和卸載而發生變化的轉變中,與轉變前後的熵差相對應的發熱和吸熱效應。 如果具有超彈性特性的形狀記憶合金在絕熱環境中變形,“即使它的力被去除,它也會恢復到原來的形狀,即使它很大變形”,使用這種效果的冷卻成為可能。
但是,一般來說,材料的溫度越低,它變得越硬,失去彈性的程度也越大。因此,在低溫下,變形時會產生摩擦熱,即使具有彈性熱量效果也難以獲得優異的冷卻效果。
作為回應,該研究小組開發了一種 Cn-Al-Mn 合金,在高達 4.2K 的極低溫度範圍內,該合金可以膨脹和收縮約 7%。這一次,當評估超彈性合金膨脹和收縮時獲得的彈性發熱量效果時,發現冷卻效果可以達到22K。由於迄今為止報導的超彈性合金中表現出彈性發熱量效應的最低溫度為210K,因此適用的溫度範圍實際上向低溫側擴大了188K。
有了這個結果,預計超彈性合金將作為致動器和冷卻裝置應用於低溫領域,以及超導、液化氣和空間工程等領域。