ブックタイトル東北大学復興アクション　5版

概要

東北大学復興アクション　5版

PROJECT 8復興産学連携推進プロジェクトIndustry-University Collaboration Development Project for ReconstructionTohoku University Reconstruction Action東北大学復興アクション超低損失磁心材料技術領域超低損失磁心材料技術の研究領域有力な代替材料として期待されるナノ結晶軟磁性材料の創生に向けた研究開発を実施し、これにより送電で利用されるトランスなどの磁心材料を新材料に置き換えることで送電ロスの極小化に取り組んでいます。Ultra-low Core Loss MagneticMaterial Technology AreaWe perform research and developmentregarding the production of nano-crystallinesoft magnetic materials, which are expectedto be a convincing alternative toconventional materials. The aim is tominimize power loss when transmittingelectricity by replacing the conventionalmaterials in transformers with these.革新的ナノ結晶軟磁性材料NANOMETRを開発これまでに、純鉄をはじめ、珪素鋼、Fe基アモルファス合金、パーマロイ、センダスト、フェライト及びCo基アモルファス合金など様々な軟磁性材料が開発され、目的に応じ高透磁率を活かした省エネ化並びに高磁束密度を活かした小型化が図られてきました。しかし、これらの従来材は二律相反であり、限界線内に性能が留まっていました。東北大学は高透磁率と高磁束密度が両立した革新的ナノ結晶軟磁性材料であるNANOMETRを開発しました。RDevelopment of NANOMET as anInnovative Nano-CrystallineSoft Magnetic MaterialA variety of soft magnetic materials,such as pure iron, silicon steel,Fe-based amorphous alloys,permalloy, Sendust, ferrite andCo-based amorphous alloys, havebeen developed in the past. Thesematerials are designed to achieveeither energy savings by utilizing highpermeability or miniaturization byutilizing high magnetic flux density.However, these two properties aremutually incompatible in conventionalmaterials, and thus, efficiency hadbeen trapped within certainlimitations. NANOMET R has beendeveloped at Tohoku University as aninnovative soft magnetic material thatpossesses both high permeability andhigh magnetic flux density.Ultra - low core Magnetic Technology Area電力損失の大幅削減可能なナノ結晶軟磁性材料の開発に成功既存材料を凌駕する高飽和磁束密度や低鉄損等の優れた磁気特性を有するナノ結晶合金を新たに開発しました。軟磁性ナノ結晶合金は、厚さ約40μm、幅最大120mmの薄帯形状に直接連続鋳造されます。この磁心（トランスやモータ等に用いられる鉄心）は超低損失特性を示し、電力伝送の大幅なロス削減や家電製品の消費電力低減に大きく貢献するものと期待されます。世界最高水準の省エネ性を実証-電力損失70%減-パナソニック(株)と共同で、世界最高水準の省エネ性能を持つ家電用モーターを試作し、省エネルギー性の実証に成功しました。試作したモータは直径約70mm、高さ約50mmでステータ（固定子）にNANOMETRを使用し、モータ構造を大きく変えることなく、従来の電磁鋼板（ケイ素鋼板）を使用したモータに比べ大幅に電力損失が削減が出来ます。既に90%を超える高効率なモータにおいて3%以上の効率改善の可能性が見込まれています。Success in producing nano-crystallinematerials for reducing significantelectrical power lossWe have developed a new nano-crystallinealloy that surpasses the present ones in its softmagnetic properties, in terms of its highsaturation magnetic flux density and low coreloss. The soft magnetic nano-crystaline alloywas continuously direct-cast in ribbon formwith a thickness of 40 micrometer and a widthof 120 mm. The resultant core, which is used intransformers and motors, exhibits extremelylow core loss, and thus, this alloy is expectedto contribute to the significant reductions oflosses in electric transmitting and electriciyconsumtion in the use of household electricappliances.Verification of world-class top-levelenergy saving technology? 70% Reduction in Core Loss ?We collaborated with Panasonic Corp. toproduce a demonstrative motor with energysaving capabilities for household electricappliances that are top level in the world.The motor produced uses stators and ismade of NANOMETR. It has an approximatediameter of 70 mm and a hight of 50 mmand its structure has not changedsignificantly from that of a conventionalmotor. However, it has significantly lesselectric power loss than the one that is madeof conventional silicon steel. This motor has a3% improved effeciency over otherhigh-effeciency motors, which alredy haveefficiencies of over 90%.希少元素高効率抽出技術領域レアメタルの資源問題とリサイクル技術レアメタルは少量の添加で素晴らしい特性を材料にもたらす金属です。レアメタルは必要不可欠な資源ですが、その産出が一部の国に限られていることから、供給不安や価格の高騰等の問題点を抱えています。この問題点を解決する一つとして、廃電子機器（これを都市鉱山と呼んでいます）からのレアメタルのリサイクル技術の研究をしています。希少元素高効率抽出技術領域研究課題と体制東北大学・岩手大学・秋田大学や研究機関・民間企業が参加し、「都市鉱山」からレアメタルを回収し再生する一貫プロセスを研究するため、廃棄物から有用物の物理的な分離・選別技術、希少元素の新しい抽出・分離技術および反応解析を含む応用技術を研究しています。その連成による「元素循環の科学」を確立することを目的としてます。希少元素高効率抽出技術領域研究について廃電子機器から目的元素を取り出すために、破砕-分別-抽出-金属化という各工程での新しい技術を開発しています。破砕技術として電気パルスによる破砕、また破砕物の分別としてLIBSソーティング技術を研究しています。その結果、電気パルス破砕では基板から部品のみを効率的に分離できました。また、抽出技術としては新しいイオン液体を合成し、活性金属や貴金属で高い抽出特性を確認できました。金属化については低温または常温電解技術を研究しています。東北地方の地域産業の活性化を目指してレアメタルのリサイクルは重要な資源です。そのリサイクルを構築するには、研究しているような技術の開発とともに収集のための社会システムの構築も不可欠です。そのために、東北地方での復興に向け、地方自治体との連携活動や地元リサイクル企業への普及活動にも取り組んでいます。「東北の地で新たなリサイクル産業を」。High Efficiency Rare Elements Extraction Technology AreaRare metals resource problemAdding just a small amount of a criticalmetal to a normal metal can addamazing properties to it. These metalsare essential for high-tech puroducts,but are in limited in supply and theirprice is constantly rising. In order tosolve these problems, we researchhow to recycle critical metals frome-waste, also known as“Urban Mines.”Efficient rare metal extraction:Research tasks and structureWe research the overall process ofrecycling rare metals from e-wastewith Tohoku University, IwateUniversity, Akita University, and otherresearch organizations and privatesector enterprises. In order toconduct this research, we study newphysically dismantling and sortinge-waste, new chemical extractiontechnology of rare metals, andprocessing technology. Through thisresearch, we hope to achieve“thescience of element circulation”.High Efficiency Rare Metal ExtractionTechnology ProjectWe research new technology in eachprocess in recycling - dismantling,separating, extracting, and metalizing - tolearn to better recycle specific criticalmetals. We study electronic dischargedismantling to efficiently dismantle partsfrom circuit-boards and LIBS-sorting as aseparating process. We also synthesizenew ionic liquids to extract active metals.They have already shown high extractioncapability for active metals and preciousmetals. We also work on the electrolysis ofionic liquid at low- and room temperaturesfor the metalizing process.Revitalizing regional industriesin the Tohoku areaThe recycling of rare metals is animportant resource. In order to buildrecyclable resources, both a socialcollection system and newtechnologies are needed. We workcooperatively with regionalgovernments and local recyclingcompanies to establish a newrecycling industry in the Tohokuregion to help revitalize the area.物理選別技術Physical SeparationTechnology破砕、選別の科学化学分離技術Chemical RefiningTechnology新規イオン液体の合成、抽出の科学応用技術開発Applied ProcessingTechnology溶融塩還元の科学構造解析技術Structure Analyzing Technology固体微小部解析、融体構造解析シミュレーション技術Simulation Technologyイオン液体、溶融塩の物性評価51 52