写真はエンジンとモーターを組み合わせたプリウスのハイブリッドシステム

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「希少金属(レアアース)代替材料開発プロジェクト」に取り組んでいる東北大学大学院電子工学専攻の高橋研教授、小川智之助教と戸田工業などの研究グループは、粉末として単相を分離・生成することができなかった強磁性窒化鉄を合成する手法を世界で初めて確立したと発表した。

強磁性窒化鉄は、最強の磁石とされるネオジムー鉄ーボロン磁石の性能を超える可能性のある物質。強磁性窒化鉄の合成によってレアアースを使用しない磁石が実用化できる可能性がある。

強磁性窒化鉄は、薄膜としては得られたものの、粉末として抽出することはできなかった。飽和磁化などの実験データの再現性にも乏しく、磁石性能を表わす重要な指標である結晶磁気異方性に関するデータは無かった。最近になってナノ粒子合成技術の進歩により、粉末での一部生成確認がなされてはいるものの、強磁性窒化鉄の含有率が低く不純物による影響もあり、再現性も含め期待されるような磁気特性は得られていなかった。

今回、鉄化合物の大手の戸田工業が強磁性窒化鉄に適した原材料を合成し、それを用いて高含有率強磁性窒化鉄が得られる前駆体の合成技術を東北大学が開発したことによって実現した。

研究グループでは今後、強磁性窒化鉄の生成機構解明や微細ナノ構造制御などを検討し、より高性能な磁石材料設計を行う。またスケールアップを段階的に進めながら磁石メーカーと連携してレアアースを使わない磁石やモーターの実用化を目指す。

ハイブリッドカーなどに必要不可欠なレアアースは産出国が中国に集中しており、調達リスクが高い。レアアースレスで高い磁力を持つ鉄が実用化できれば、ハイブリッドカーや電気自動車などの次世代環境自動車を安定的に生産できるのに貢献する。

プロジェクトには、東北大学、戸田工業のほか、京都大学、千葉工業大学、倉敷芸術科学大学、帝人、トヨタ自動車、物質・材料研究機構、産業技術総合研究所、電気磁気材料研究所の10機関が参加している。