約400度の温度変化でも超弾性を示す軽量な形状記憶合金を開発

～宇宙環境や生体用途での利用に期待～

2025年2月27日 11:00 |プレスリリース・研究成果

研究者情報

〇学際科学フロンティア研究所　助教　許勝
研究室ウェブサイト

発表のポイント

チタン（Ti）とアルミニウム（Al）を主成分とし、軽量でありながら高い強度を持つ新規形状記憶合金を開発しました。

この合金は−269℃から+127℃までの非常に広い温度範囲において優れた超弾性^（注１）特性を持ちます。

地球上での環境はもちろん、極低温の宇宙空間、液体水素環境にも利用可能であり、宇宙開発や水素社会の発展に貢献すると期待されます。

発表概要

宇宙開発や水素社会などの分野においては、軽量でありながら激しい温度変化に対応できる形状記憶合金の開発が求められています。東北大学学際科学フロンティア研究所の許勝助教、同大学大学院工学研究科貝沼亮介教授、大森俊洋教授、宋雨鑫大学院生（研究当時）らの研究グループは、日本原子力研究開発機構、J-PARCセンター、チェコ科学アカデミーなどとの共同研究により、−269℃の極低温から+127℃の高温までの広い温度範囲で優れた超弾性特性を示す新規軽量形状記憶合金の開発に成功しました。
開発したチタン-アルミニウム基合金は、室温での比重^（注２）が4.36と従来材より約3割低く、回復変形ひずみは7%を超え、超弾性動作温度幅は約400℃に及びます。激しい温度変化に曝される火星や月などでの利用が可能なほか、液体水素のような極低温環境や生体材料などへの応用も期待されます。
この研究成果は、科学誌Natureに2025年2月26日付で掲載されました。

図1 . 本研究で開発した軽量形状記憶合金。

用語解説

注1. 超弾性
形状記憶合金がゴムのように見かけ上数%程度も可逆的に変形（力を取り除くと元に戻る）する特性です。
注2. 比重
ある物質の密度を水の密度で割った値です。密度とは、単位体積あたりの質量を意味し、4℃における水の密度は約1 g/cm³です。

論文情報

タイトル：A lightweight shape-memory alloy with superior temperature fluctuation resistance
著者：Yuxin Song#, Sheng Xu#*, Shunsuke Sato, Inho Lee, Xiao Xu, Toshihiro Omori*, Makoto Nagasako, Takuro Kawasaki, Ryoji Kiyanagi, Stefanus Harjo, Wu Gong, Tomáš Grabec, Pavla Stoklasová, Ryosuke Kainuma*（#共同第一著者）
*責任著者：東北大学学際科学フロンティア研究所　助教　許勝
東北大学大学院工学研究科　教授　大森俊洋
東北大学大学院工学研究科　教授　貝沼亮介
掲載誌：Nature
DOI：10.1038/s41586-024-08583-7

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 学際科学フロンティア研究所
助教　許勝（きょ しょう）
TEL: 022-795-7323
Email: xu.sheng.a8*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学 学際科学フロンティア研究所 企画部
特任准教授　藤原 英明（ふじわら ひであき）
TEL: 022-795-5259
Email: hideaki*fris.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）


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