由东北大学工学研究生院新津幸代博士(现京都大学材料工学系)领导的研究小组使用以铜为主要成分的超弹性合金,由于超弹性而具有较大的冷却效果极低温环境下的效果,我成功实现了效果。
近年来,利用与超弹性相关联的传热的新冷却现象(弹性热值效应)作为替代使用氟利昂气体的传统冷却方法的技术而备受关注。弹性热值效应是在晶体结构和磁结构根据应力的施加和卸载而发生变化的转变中,与转变前后熵的差异相对应的发热和吸热效应。 如果在绝热环境中使具有“即使其受力很大也能恢复原状”的超弹性特性的形状记忆合金在绝热环境中变形,则可以利用该效应进行冷却。
然而,一般来说,材料的温度越低,它变得越硬,失去弹性的程度也越大。因此,在低温下,变形时会产生摩擦热,即使具有弹性热量效果也难以获得良好的冷却效果。
作为回应,该研究小组开发了一种 Cn-Al-Mn 合金,该合金在高达 4.2K 的极低温度范围内可以膨胀和收缩约 7%。本次对超弹性合金膨胀收缩时获得的弹性热值效果进行评价时,发现在22K以下也可以获得冷却效果。由于迄今为止报道的超弹性合金中表现出弹性热值效应的最低温度为210K,因此适用温度范围实际上向低温侧扩大了188K。
有了这一结果,预计超弹性合金将在低温区域以及超导、液化气体和空间工程领域用作执行器和冷却装置。