作为磁致伸缩材料之一的Fe-Ga单晶是一种非常优异的能量转换材料，是小尺寸、高输出和高灵敏度的振动发电元件的基础材料。振动发电如果走向实用化，就能实现不使用纽扣电池和干电池的无线通信模块，便利性将大幅提高，届时可以在看护、犯罪预防、防灾、工厂机器保护及基础设施管理等广泛的领域和用途普及IoT。振动发电元件采用Fe-Ga单晶板，结构简单、耐久性高，而且非常实用，不过这种“板”的价格比较高，成为全面实用化的一大课题。
此次，日本的东北大学、金泽大学和福田结晶技术研究所的联合研发小组利用柴可拉斯基（CZ）法，首次成功制造了直径4英寸、长10cm的巨大Fe-Ga单晶合金（4英寸＝约10cm）。另外还确立了使用多线锯切片加工，以低成本将单晶切割成板状的技术。由此，与以前利用干电池的模块系统相比，能以1/2以下的价格提供产品。
照片1：前为直径2英寸、长25cm，后为直径4英寸、长10cm的Fe-Ga单晶锭
通过此次确立的技术，可以大幅削减单晶制造过程中的光热费和人工费，材料及元件的量产化已有眉目，磁致伸缩振动发电走上实用化的道路。采用此次开发的单晶板的发电元件以及该元件的应用模块系统在2018 MEMS传感＆网络系统展（10/17-19＠幕张Messe会展中心）上进行了展示。
照片2：振动发电元件（中）和该元件使用的宽8mm×厚1mm×长26mm的Fe-Ga单晶合金板（下）及5号干电池（上）。
上图的元件以20～100Hz的振动输出毫瓦电力。寿命为半永久，用来取代IoT（无线通信传感器模块）的电池（一般最长3年更换一次）。以前这种单晶板价格较高，阻碍了商品化。通过此次的技术革新，上述单晶板能以数百日元/枚的成本生产，磁致伸缩振动发电元件的价格将大幅降低，相信在采用无电池模块系统的各领域，加速IoT的实用化。
文 客观日本编辑部
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