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公開番号2025099552
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216292
出願日2023-12-21
発明の名称不揮発性磁気熱スイッチ材料、不揮発磁気的熱スイッチング素子及び不揮発性磁気熱スイッチ材料の制御方法
出願人東京都公立大学法人,国立研究開発法人物質・材料研究機構
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10N 60/00 20230101AFI20250626BHJP()
要約【課題】外場を印加した後でも、外場を印加する前の熱伝導率と異なる熱伝導率を示す不揮発性磁気熱スイッチ材料及び該不揮発性磁気熱スイッチ材料を備える不揮発性磁気的熱スイッチング素子を提供する。
【解決手段】外部磁場を印加しないときの熱伝導率を初期値とし、所定の外部磁場を印加したときに熱伝導率が前記初期値から変化し、前記所定の外部磁場を零にしたときの熱伝導率が前記初期値と異なる、磁気熱スイッチ材料。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
外部磁場を印加しないときの熱伝導率を初期値とし、所定の外部磁場を印加したときに熱伝導率が前記初期値から変化し、
前記所定の外部磁場を零にしたときの熱伝導率が前記初期値と異なる、不揮発性磁気熱スイッチ材料。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
主成分としてＰｂを含む少なくとも一種の超伝導体と、
Ｐｂ以外の成分と、
を含有し、
前記Ｐｂ以外の成分の含有率が０．０５質量％以上である、
請求項１に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項３】
前記少なくとも一種の超伝導体と、前記Ｐｂ以外の成分と、からなり、
前記少なくとも一種の超伝導体がＰｂからなる、請求項２に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項４】
前記少なくとも一種の超伝導体は、第一超伝導体と、第二超伝導体と、を含み、
前記第一超伝導体の臨界磁場と前記第二超伝導体の臨界磁場とが互いに異なる、請求項２に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項５】
相分離系合金である、請求項４に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項６】
零磁場環境下での下記式（１）で表される不揮発性磁気熱スイッチング比（ＭＴＳＲ）が１０％以上である、請求項１又は２に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
１００×｛ｋ（０，消磁）－ｋ（０，初期値）｝／ｋ（０，初期値）・・・（１）
（式（１）中、ｋ（０，消磁）は前記所定の外部磁場を零にしたときの熱伝導率であり、
ｋ（０，初期値）は前記外部磁場を印加しないときの熱伝導率である）。
【請求項７】
絶対零度環境下において、
前記第一超伝導体の臨界磁場と前記第二超伝導体の臨界磁場の大きさの差は、３５０Ｏｅ以上である、請求項４に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項８】
零磁場環境下において、
前記第一超伝導体の超伝導転移温度と前記第二超伝導体の超伝導転移温度の大きさの差は、３．０Ｋ以上である、請求項４に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項９】
前記少なくとも一種の超伝導体は、第一超伝導体と、第二超伝導体と、第三超伝導体と、を含み、
前記第一超伝導体の臨界磁場と、前記第二超伝導体の臨界磁場と、前記第三超伝導体の臨界磁場と、が互いに異なる、請求項２に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
【請求項１０】
前記第一、第二及び第三超伝導体の臨界磁場のうち、最も小さい臨界磁場及びその次に小さい臨界磁場の差が３５０Ｏｅ以上である、請求項９に記載の不揮発性磁気熱スイッチ材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発性磁気熱スイッチ材料、不揮発磁気的熱スイッチング素子及び不揮発性磁気熱スイッチ材料の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
外部磁場等の外場によって熱の流れが制御される熱流スイッチは、機械的な動きを伴わずに固体内の熱流を制御することが可能なデバイスである。この熱流スイッチは、デバイスの熱制御及び効率向上のために重要な技術として世界中で研究されている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の熱流スイッチは、一般式Ａ
ｘ
Ｄ
ｙ
Ｏ
ｚ
で表される転移体を備えている（式中、Ａはアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｓｃ、Ｙおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、Ｄは、IIIa族、IVa族、Va族、VIa族、VIIa族、VIII族およびIb族から選ばれる少なくとも１種の遷移元素である）。特許文献１の熱流スイッチでは、転移体に対して外場を印加することによって、転移体が電子相転移し、電子熱伝導度が変化させることが開示されている。
【０００４】
特許文献２の熱流スイッチは、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、窒化ケイ素等で形成された温度変化体及び当該温度変化体上に積層され、一般式Ａ
２＋δ
Ｍで表される相転移体を備えている（式中、ＡはＡｇ、Ｃｕの少なくとも一種であり、ＭはＳ，Ｓｅ，Ｔｅの少なくとも一種である）。
【０００５】
特許文献２の熱流スイッチにおいては、温度変化体をジュール加熱し、温度変化体を発熱させ、当該温度変化体と接する相転移体の熱伝導率も変化させる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第３７０１３０２号公報
特開２０２３－１２３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示される熱スイッチでは、外部磁場等の外場が取り除かれると、温度変化体の熱伝導率は、外部磁場印加前の熱伝導率と同等になってしまう。すなわち、特許文献１及び特許文献２に記載される磁気的熱スイッチは、外部磁場印加環境下でのみ熱伝導率が変化し、外部磁場を止めた後に熱伝導率が外部磁場印加前の大きさに戻ってしまう揮発性の熱スイッチであった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされた発明であり、外場を印加した後でも、外場を印加する前の熱伝導率と異なる熱伝導率を示す不揮発性磁気熱スイッチ材料、当該不揮発性磁気熱スイッチ材料を備える不揮発性磁気的熱スイッチング素子及び不揮発性磁気熱スイッチ材料の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明の一態様に係る不揮発性磁気熱スイッチ材料は、外部磁場を印加しないときの熱伝導率を初期値とし、所定の外部磁場を印加したときに熱伝導率が前記初期値から変化し、前記所定の外部磁場を零にしたときの熱伝導率が前記初期値と異なる。
【００１０】
（２）上記（１）の不揮発性磁気熱スイッチ材料は、主成分としてＰｂを含む少なくとも一種の超伝導体とを含有し、前記Ｐｂ以外の成分の含有率が０．０５質量％以上であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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