JPH06151125A - 感熱磁性シートならびにその作製方法 - Google Patents

感熱磁性シートならびにその作製方法

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JPH06151125A
JPH06151125A JP4294496A JP29449692A JPH06151125A JP H06151125 A JPH06151125 A JP H06151125A JP 4294496 A JP4294496 A JP 4294496A JP 29449692 A JP29449692 A JP 29449692A JP H06151125 A JPH06151125 A JP H06151125A
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JP
Japan
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sheet
heat
magnetic
sensitive
sensitive magnetic
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JP4294496A
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English (en)
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Yoshimitsu Otani
佳光 大谷
Hironori Yamazaki
裕基 山崎
Iwao Hatakeyama
巌 畠山
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0063Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use in a non-magnetic matrix, e.g. granular solids

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  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、安価で簡便に微小な加工、組立が
でき、且つフレキシブルで、素子、装置の小型化を可能
にするため、温度に対して磁化変化する感熱磁性材料を
0.05〜50μmの微粒子として、高分子中に分散形
成することを特徴とする。 【構成】11は高分子のバインダであり、12は感熱磁
性材料の微粒子である。この微粒子12は、Rh組成が
48〜54at%のFeRh合金、Mn−Zn、Ni−
Znフェライト、FeNi整磁合金等の、温度に対して
磁化変化する感熱磁性材料を0.05〜50μmのもの
とし、高分子バインダ11中に分散形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、精密機械、精密計
測、スイッチ等の微小機械駆動装置等に使用される感熱
磁性シートならびにその作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、感熱(感温)磁性体で構成され
た磁路を加熱することで、磁路の透磁率が変化し、設定
されていた磁場勾配に感応して駆動する素子、装置とし
て、サーマルリードスイッチや光加熱照射によるモータ
等が知られている。これらに於いて、感熱磁性材料は、
何れもバルク材料を加工したものか、或いは薄膜プロセ
スを用いている。
【0003】図12は、従来のバルク材料を利用した感
熱スイッチの例を示したもので、感熱磁性材料1がリー
ドばね2に接着等により取付けられている。そして、こ
のリードばね2が変形することにより、感熱磁性材料1
が永久磁石3に吸着される。そして、室温付近の温度で
は、感熱磁性材料1は磁化を有しており、リードばね2
の力に逆らって永久磁石3に吸着している(同図
(a))。この状態からある設定温度を越えると、感熱
磁性材料1の磁化が低下して永久磁石3との間に働いて
いた吸引力が低下して、リードばね2による力が優位に
なり、スイッチが切断される(同図(b))という機構
になっている。この場合、感熱磁性材料1とリードばね
2を接着して組み立てる必要がある。また、スイッチの
大きさは小さくてもmmのオーダーである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バルク
材料は材料の作製は容易にできるが、素子形態によって
は微小な加工や組立が難しく、また素子の小型化には限
界がある。一方、薄膜プロセスを用いれば小型集積化が
容易であるが、十分大きな駆動力を得ることができる大
きさの加工形成は困難であり、また工程も複雑なものと
ならざるを得ないという問題があった。
【0005】更には、バルク材料、薄膜共に、感熱磁性
材料そのものに柔軟性がなく(硬くフレキシブルでな
く)、また磁気特性等は材料固有の値で決定されるた
め、使用形態、使用領域に制限があった。
【0006】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、安価で簡便に微小な加工、組立ができ、且つフレキ
シブルで、素子、装置の小型化を可能にした感熱磁性シ
ートならびにその作製方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、高
分子材料と、この高分子材料中に分散形成されるもの
で、温度に対して磁化変化する感熱磁性材料を約0.0
5乃至50μmの微粒子とを具備することを特徴とす
る。
【0008】またこの発明は、ポリ弗化ビニリデンを加
熱溶融する工程と、この加熱溶融されたポリ弗化ビニリ
デン中に感熱磁性微粒子を加える工程と、この感熱磁性
微粒子が加えられた溶液をシート化すべく熱プレスする
工程とを具備することを特徴とする。
【0009】更にこの発明は、ポリ弗化ビニリデンのジ
メチルホルムアミド溶液中に感熱磁性粒子を加える工程
と、この感熱磁性粒子を加えた懸濁液をガラス板に塗布
する工程と、このガラス板を水の中に挿入してシートを
剥離させる工程と、この剥離されたシートを乾燥する工
程と、この乾燥されたシートを圧延する工程とを具備す
ることを特徴とする。
【0010】またこの発明は、高分子材料を溶解する工
程と、この溶解された溶液に感熱磁性微粒子を加える工
程と、この感熱磁性微粒子を加えた溶液を該溶液に不溶
のベースフィルムに塗布する工程と、上記感熱磁性微粒
子を加えた溶液を塗布したシートを乾燥する工程とを具
備することを特徴とする。
【0011】
【作用】この発明の感熱磁性シートならびにその作製方
法にあっては、ポリ弗化ビニリデンが加熱溶融され、こ
の加熱溶融されたポリ弗化ビニリデン中に、温度に対し
て磁化変化する感熱磁性材料を約0.05乃至50μm
の感熱磁性微粒子が加えられて分散形成される。そし
て、この感熱磁性微粒子が加えられた溶液が熱プレスさ
れてシート化される。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。
【0013】図1は、この発明に従った感熱磁性シート
の構成を示す斜視図である。図1(a)に於いて、11
はバインダであり、12は感熱磁性材料の微粒子であ
る。この微粒子12は、Rh組成が48〜54at%の
FeRh合金、Mn−Zn、Ni−Znフェライト、F
eNi整磁合金等の、温度に対して磁化変化する感熱磁
性材料を0.05〜50μmのものとし、高分子バイン
ダ11中に分散形成される。また、図1(b)では、図
1(a)に示されたシートが、高分子のベースフィルム
13の基板上に形成されている。
【0014】これらの図1(a)及び(b)の構成の何
れに於いても、高分子バインダ11中に感熱磁性材料の
微粒子12が分散している。このため、本感熱磁性シー
トは柔軟性があり、また鋏やカッター等で容易に切断、
加工をすることができる。
【0015】このように構成された感熱磁性シートを用
いれば、図2に示されるようなスイッチの構成が可能で
ある。すなわち、感熱シート14の復元力と、永久磁石
3の吸着力を利用する。室温では、図2(a)に示され
るように、感熱シート14の復元力に勝る吸着力でスイ
ッチオンの状態である。そして、この状態から温度が上
昇し、磁化が低下することで、図2(b)に示されるよ
うに、自らの復元力でオフとなる。この方法をとれば、
感熱シート14とリードばね2とを接着組立する必要が
なく、簡便に素子が形成できる。しかも、感熱シート1
4は、数μmの厚さにできるので、小型化に非常に適し
ている。
【0016】更に、バルク材料や薄膜プロセス材料で
は、材料固有の磁化の特性のみで駆動力、駆動温度が制
約されるが、本シートは、任意の感熱磁性微粒子を任意
の比率で混合することができるため、任意のキュリー
点、磁化遷移点を有する材料の性質を合わせもつこと
や、充填率を変化させることで、磁化量の制御が可能で
ある。したがって、温度駆動する際の設定温度や駆動力
となる磁化変化を自由に制御することができる。
【0017】次に、第2乃至第4の実施例として、上述
した感熱磁性シートの作製方法について説明する。
【0018】初めに、図3のフローチャートを参照し
て、第1の作製方法を説明する。ステップS1にて、ポ
リ弗化ビニリデン粉末を200℃に加熱する。そして、
ステップS2にて、ポリ弗化ビニリデン粉末を加熱した
ホットロール上で加熱溶融した融液50cc中に、Fe
50at%Rh合金粒子(粒径5μm)を500g加え
る。これにより、混練した均一な混合物となる。その
後、ステップと3にて、200℃の熱間プレスにかけ、
100kg/cm2 の圧力で100μmのシートを形成
する。この場合、本感熱シートの微粒子の充填率は、約
60%となる。
【0019】このようにして構成された感熱磁性シート
の磁化の温度変化は、図4に示されるように、室温近傍
では磁化はほとんど0であり、60℃付近から反強磁性
−強磁性遷移により約600emu/ccの磁化が発生
する。
【0020】また、本シートを使用して、図5に示され
るような感熱駆動モータを構成すると、以下のようにな
る。すなわち、本シートを鋏等により短冊状に切断し
て、例えば、Fe50%Rhシート15を、軸受けで支
えられた直径1cm、厚さ0.3mm程度のガラスディ
スク16の上に張付ける。そして、このガラスディスク
16の一部を永久磁石3で挟み込み、磁石の手前のディ
スク面に、約50mWのレーザビーム17を照射する。
このような構成の感熱駆動モータでは、図中矢印の方向
に、約100rpmでディスクが回転する。
【0021】次に、図6のフローチャートを参照して、
この感熱磁性シートの第2の作製方法を説明する。
【0022】先ず、ステップS11にて、ポリ弗化ビニ
リデンのジメチルホルムアミド溶液中に、Mn−Znフ
ェライト微粒子(粒径2μm)を加える。次いで、ステ
ップS12にて懸濁液をガラス板に塗布した後、ステッ
プS13にてこのガラス板ごと水の中に挿入する。する
と、ジメチルホルムアミドが水に溶けて、シートが剥離
する。そして、ステップS14にて、この剥離したシー
トを、600℃で5時間加熱乾燥し、更にステップS1
5にてロールで10μmに圧延する。
【0023】この圧延により、空気の含有量は10%程
度になる。また、微粒子の充填率は約50%となる。こ
の感熱磁性シートの室温での磁化は200emu/c
c、キュリー点は200℃である。
【0024】図7は、この感熱磁性シートを600μm
の幅、1.2mmの長さに切断して形成した感熱駆動シ
ートのスイッチを示した図である。この場合、スイッチ
18の大きさは約2mmである。室温領域では、図7
(a)に示されるように、感熱シート14が永久磁石3
に吸着する。そして、約180℃で、図7(b)に示さ
れるように、スイッチ18がオフになるよう動作する。
【0025】次に、図8のフローチャートを参照して、
この感熱磁性シートの第3の作製方法を説明する。上述
した第1及び第2の作製方法により作製される感熱磁性
シートは、図1(a)に示される構成のものであるが、
この第3の作製方法では、図1(b)に示される構成と
なる。
【0026】ステップS21にて、ウレタン系樹脂をシ
クロヘキサンの溶媒に溶解する。次いで、ステップS2
2にて、この高分子を溶解させた溶液に、FeNi整磁
合金微粒子(粒径10μm)とMn−Znフェライト微
粒子(粒径2μm)を1:1で加える。そして、ステッ
プS23にて、上記溶液に不溶の、例えばポリエステル
やポリイミドのベースフィルムに約200μm塗布す
る。この後、ステップS24にて、約70℃で3時間乾
燥させる。この場合、充填率は55%である。また、磁
化の温度変化は2種類の微粒子に対応して、図9に示さ
れるように、2段の低下が認めらる。
【0027】更に、上述した第2の実施例と同様に、本
感熱磁性シートをガラスディスク面に張付け、磁石直前
をレーザ加熱すると、上記FeRh含有シートと異な
り、加熱領域の磁化が低下する。このため、ディスクの
回転方向は第2の実施例とは逆になる。また、レーザビ
ームのパワーは、60mWから90mWの際には20r
pm、100mW以上に於いて40rpmと不連続に増
加する。これは、磁化の温度変化を2段にした効果が出
ていることを示している。
【0028】次に、この発明の第5の実施例を説明す
る。ここでは、FeNi整磁合金を針状の微粒子にして
いる。粒径は2μm、軸比は7である。この針状微粒子
を、上述した第4の実施例と同様、ウレタン系樹脂+シ
クロヘキサン溶媒に溶解し、ポリイミドベースフィルム
に約200μm塗布し、乾燥時にフィルムの長手方向に
1kGの磁場を印加する。
【0029】このようにして形成された感熱磁性シート
は、図10に示されるように、長手方向に長軸が配向し
たものになる。このシートを、図11に19a、19b
で示されるように2方向から切り出し、電磁石20と近
接させる。
【0030】図11(a)は、配向方向と直角方向に長
く切り出したものであり、図11(b)は並行方向に切
り出したものである。室温にて、電磁石20の電流を徐
々に上昇させ、100Oeの磁場がシート19aに印加
された際にシート19aは吸着され、電磁石と密着す
る。しかしながら、シート10bは変化せず、700O
eになって初めて電磁石20と吸着する。
【0031】このように、針状粒子を配向させることに
より、シート方向に磁気的異方性を付与することが可能
であり、一層の機能性を向上させることができる。乾燥
時にシートの鉛直方向に磁場を印加すれば、垂直方向に
異方性を付与することもできる。
【0032】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、切断、
加工の容易なフレキシブルな感熱磁性シートを形成する
ことができ、このシートにより素子、装置の小型化を実
現できる。しかも、磁化や感熱温度の自由度が大きく、
また、異方性を付与できる等駆動力、駆動方向、駆動ピ
ッチ等の制御を容易にできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例で、感熱磁性シートの
構成を示す斜視図である。
【図2】図1の感熱磁性シートを用いた感熱スイッチの
構成例を示した図である。
【図3】この発明の第2の実施例で、感熱磁性シートの
第1の作製方法の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図4】第2の実施例で用いたFeRh微粒子分散シー
トの磁化の温度変化を示した図である。
【図5】第2の実施例により作製されたシートを用いた
感熱駆動モータの概略的な構成図である。
【図6】この発明の第3の実施例で、感熱磁性シートの
第2の作製方法の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図7】第3の実施例により作製されたシートを用いた
感熱磁性シートのスイッチの構成を示した図である。
【図8】この発明の第4の実施例で、感熱磁性シートの
第3の作製方法の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図9】第4の実施例で用いたMn−Znフェライト微
粒子、FeNi整磁合金微粒子混合シートの温度−磁化
の関係を表した図である。
【図10】この発明の第5の実施例で、感熱磁性シート
の構成を示す斜視図である。
【図11】第5の実施例に於けるシートの素子構成を示
した図である。
【図12】従来のバルク材料を利用した感熱スイッチの
例を示した図である。
【符号の説明】
1…感熱磁性材料、2…リードばね、3…永久磁石、1
1…バインダ、12…微粒子、13…ベースフィルム、
14…感熱シート、15…Fe50%Rhシート、16
…ガラスディスク、17…レーザビーム、18…スイッ
チ、19a、19b…シート、20…電磁石。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 41/02 Z 8019−5E

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子材料と、 この高分子材料中に分散形成されるもので、温度に対し
    て磁化変化する感熱磁性材料を約0.05乃至50μm
    の微粒子とを具備することを特徴とする感熱磁性シー
    ト。
  2. 【請求項2】 ポリ弗化ビニリデンを加熱溶融する工程
    と、 この加熱溶融されたポリ弗化ビニリデン中に感熱磁性微
    粒子を加える工程と、 この感熱磁性微粒子が加えられた溶液をシート化すべく
    熱プレスする工程とを具備することを特徴とする感熱磁
    性シートの作製方法。
  3. 【請求項3】 ポリ弗化ビニリデンのジメチルホルムア
    ミド溶液中に感熱磁性粒子を加える工程と、 この感熱磁性粒子を加えた懸濁液をガラス板に塗布する
    工程と、 このガラス板を水の中に挿入してシートを剥離させる工
    程と、 この剥離されたシートを乾燥する工程と、 この乾燥されたシートを圧延する工程とを具備すること
    を特徴とする感熱磁性シートの作製方法。
  4. 【請求項4】 高分子材料を溶解する工程と、 この溶解された溶液に感熱磁性微粒子を加える工程と、 この感熱磁性微粒子を加えた溶液を該溶液に不溶のベー
    スフィルムに塗布する工程と、 上記感熱磁性微粒子を加えた溶液を塗布したシートを乾
    燥する工程とを具備することを特徴とする感熱磁性シー
    トの作製方法。
  5. 【請求項5】 上記熱プレスする工程は磁場を印加して
    行う請求項2に記載の感熱磁性シートの作製方法。
  6. 【請求項6】 上記シートを乾燥する工程は磁場を印加
    して行う請求項3及び4に記載の感熱磁性シートの作製
    方法。
JP4294496A 1992-11-02 1992-11-02 感熱磁性シートならびにその作製方法 Pending JPH06151125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310440A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Nippon Steel Corp 高透磁率シートおよびその製造法
CN105700204A (zh) * 2014-11-28 2016-06-22 通用电气照明解决方案有限公司 光控装置和包含该光控装置的灯具

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