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材料の性質、特性
高強度銅合金の強度と導電率
構造的要因： QJDîROJDï
機械的強度（延性、展性、靭性、硬度など）、密度など
1400
スピノーダル強化型
1200
機能的要因： Rv>JD
熱伝導率、電気伝導性、半導性、磁性・超伝導、
誘電性・光学特性、その他エネルギー変換能など
引張強度, ! / MPa
1000
機能性材料：Functional Material
functional: ①機能の、職務上の、②機能を果たせる、
③実用的な、便利な、④関数の
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誘電体
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電気感受率: "
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強誘電体のように!
P=!0"E 線形関係にない場合!
は成立しない
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比誘電率: !r
積層セラミックスコンデンサー
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Cu
40
Al
20
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0
P
Ag
-1
6
-1
電気伝導率 ×10 / Ω cm
!：熱伝導率
"：電気伝導率
L：ローレンツ数
T：絶対温度
純銅
誘電材料の応用例
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Cu-Cr
Cu-Zr
電気伝導率（IACS%）
D=!0 E
熱伝導率との関係
20
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ÓØßçÕíÞ
Wiedeman-Franzの法則
高導電率合金
固溶強化型
2Ac
金属の導電性
!
400
Cu-Sn
工業的に導体の電気抵抗率は IACSという 標準焼きなまし
銅線 を 100% とした場合の導線が何%の導電性をもつか
という比較値で表される。
100 IACS%=1.7241 10-8 [Ωm] @20℃
出力
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e
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Cu-Zn
600
IACS% : International Annealed Copper Standard
（国際焼きなまし銅線標準）:
材料・デバイス
800
0
0
t
材料の機能（効果）
入力
Cu-Ni-Si
ÙéÝë
200
f (x)
t
Cu-Be
Cu-Ti
1
2
3
4
-1 -1
5
熱伝導率 /W・cm K
[注] 熱伝導がよいからといって電気伝導率が高いとは限らない。
例） ダイヤモンド
(導電率10-10 Ω-1cm-1、熱伝導率10∼20 W・cm-1K-1)
電気抵抗増加の原因：
結晶中の自由電子の散乱要因 = 結晶の不完全性
・不純物原子、固溶原子
・格子欠陥（点欠陥、転位、結晶粒界など）
・析出物
一般的に、
工業的な金属材料の強化と導電率はトレードオフの関係
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,-(! 小型化による誘電体の厚みが
減少し、誘電体の粒径制御が重要
誘電体の特殊な性質
強磁性を発現する原子の電子構造は？
圧電性（Piezoelectricity） ：応力を加
えることにより分極（および電圧）が生
じる。逆に電圧を印加することで応力お
よび変形が生じる。
圧電性
焦電性
強誘電性
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焦電性（Pyoelectricity）：自発分極を有
しており、（微小な）温度変化に応じて
分極（およびそれによる電圧）が生じる。
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強誘電性：外部からの電界によって自発
分極の方向を反転させることのできるも
の分極が外部電場に対するヒステリシス
特性を示す。
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圧電性
磁性体の種類
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圧電性（Piezoelectricity） :圧力（力）を加えると、
圧力に比例した分極（表面電荷）が現れる現象
応力
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加速度
圧電アクチュエータ・超音波モータ
電界 → 応力（変形）
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Mass
ガス圧センサ , 加速メータ
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加速センサの概略図
応力 → 電気信号
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磁石材料・磁心材料
磁石材料の応用例：
◆ モーター
◆ センサー
◆ 文具など、、
磁心材料の応用例：
◆ モーター
◆ 電磁石のコア（磁心）
◆ 磁気ヘッド
磁区構造とヒステレシス
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磁性の起源
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水素の拡散と組織制御
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磁石の歴史と高保磁力化
永久磁石材料の高性能化：高い(BH)max
高保磁力化の方法
・残留ひずみで磁壁移動をピン止め
→KS鋼
・スピノーダル分解で、微細粒化と磁壁ピン止め →Al-Ni-Co, Fe-Cr-Co
・第２相で、磁壁ピン止め
→Sm2Co17系
・結晶粒微細化で、磁壁の数を減らす
水素吸蔵合金
→Nd-Fe-B
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放出
金属水素化物
熱
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水素貯蔵媒体
Ni-MH電池負極
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コンプレッサー
ヒートポンプ
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１リットル中の水素体積密度
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代表的な水素吸蔵合金
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81
82
83
84
85
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir
Fr Ra An
7
Al
13
Na Mg
解離
吸蔵
粒
結
晶
粒
結晶粒微細化によって、
水素の反応速度向上
界
1
体拡散
(格子拡散)
（第１回）材料の相平衡と拡散の基礎
（第２回）拡散方程式とアレニウスプロット
（第３回）拡散方程式の解と各種拡散
（第４回）拡散変態と核生成
（第５回）核生成（つづき）と核成長
（第６回）共析変態など各種拡散変態 （第７回）マルテンサイト変態
（第８回）回復と再結晶１
（第９回）回復と再結晶２
（第１０回）金属材料の強化機構
（第１１回）金属材料の熱処理と組織
（第１２回）材料の機能と組織設計
±F%
水素
表面拡散
1
1
吸着
散
拡
界
これまでの配付資料のまとめ
吸蔵
水素吸蔵合金
転位拡散
1
I
54
Xe
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58
59
60
61
62
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64
65
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70
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92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
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