研究者詳細

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キヨ　シヨウ
Xu Sheng
Xu Sheng
所属
高等研究機構学際科学フロンティア研究所　新領域創成研究部学際基盤研究分野　物質材料・エネルギー研究領域
職名
助教
学位

  • 博士（工学） （東北大学）

e-Rad 研究者番号
10907033

経歴 6

  • 2024年4月 ～ 継続中
    東北大学　学際科学フロンティア研究所　助教

  • 2024年4月 ～ 2026年3月
    東北大学　大学院工学研究科（兼務）

  • 2021年3月 ～ 2024年3月
    東北大学　大学院工学研究科　特任助教

  • 2020年4月 ～ 2021年2月
    東北大学　大学院工学研究科　博士研究員

  • 2018年4月 ～ 2020年3月
    日本学術振興会　特別研究員（DC2）

  • 2015年4月 ～ 2016年3月
    東北大学　大学院工学研究科　特別交換留学生（DEEPプログラム）

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学歴 3

  • 東北大学

    2017年4月 ～ 2020年3月

  • 北京科技大学

    2014年9月 ～ 2017年1月

  • 北京科技大学

    2010年9月 ～ 2014年6月

所属学協会 6

  • 日本中性子科学会

  • Materials Research Society (MRS)

  • 形状記憶合金協会

  • 日本鉄鋼学会

  • The Minerals, Metals& Materials Society (TMS)

  • 日本金属学会

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研究分野 3

  • ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御 /

  • ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料 /

  • ナノテク・材料 / 金属材料物性 /

受賞 10

  1. Innovators Under 35 Japan 2025

    2025年12月　MITテクノロジーレビュー

  2. 第31回青葉工学研究奨励賞

    2025年12月　一般財団法人青葉工学振興会

  3. 第23回日本中性子科学会奨励賞

    2025年11月　日本中性子科学会

  4. 第65回原田研究奨励賞

    2025年7月　公益財団法人本多記念会

  5. 第24回インテリジェント・コスモス奨励賞

    2025年5月　公益財団法人インテリジェント・コスモス学術振興財団

  6. プロミネントリサーチフェロー

    2024年7月　東北大学

  7. 優秀ポスター賞

    2023年9月　日本金属学会

  8. Winner of "Most Viewed Presentations"

    2022年4月　ICOMAT 2022

  9. Acta Student Awards

    2020年6月　Acta Journals

  10. 藤野先生記念奨励賞

    2019年9月　東北大学

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論文 21

  1. Enhanced elastocaloric cooling beyond Clausius–Clapeyron limits 査読有り

    Yuxin Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Takuro Kawasaki, Yoshihisa Ishikawa, Ryoji Kiyanagi, Ryosuke Kainuma

    Nature Communications　17　(1)　3747　2026年4月27日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-026-72172-7 　

    eISSN：2041-1723

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    Abstract The elastocaloric effect, driven by stress-induced martensitic transformations, offers a promising route toward efficient and environmentally friendly solid-state cooling. However, its practical implementation has been hindered by an inherent trade-off: materials exhibiting large isothermal entropy changes typically operate over narrow temperature windows, thereby limiting their overall cooling performance. Here, we demonstrate an elastocaloric response in a Ti–Al–Cr superelastic alloy that overcomes this limitation. Direct measurements reveal a pronounced elastocaloric cooling effect over an ultra-wide temperature range of 305 K, from 97 K to 402 K. This temperature span exceeds that predicted by the Clausius–Clapeyron relationship (235 K), indicating a significant deviation from conventional thermodynamic expectations. At room temperature, a large adiabatic temperature change of ~10 K is directly measured, corresponding to a cooling output of 5.76 J·g⁻ 1 and a material coefficient of performance of 4.6, demonstrating competitive cooling performance at practical operating conditions. In addition, the elastocaloric response is maintained over the entire temperature range despite the expected decrease in entropy change at lower temperatures, indicating that the conventional trade-off between temperature span and cooling strength is effectively mitigated. This exceptional behavior originates from a combination of anomalous temperature dependence of the critical stress for martensitic transformation and high mechanical strength, which together enable fully reversible stress-induced transformations across a broad thermal domain. Our findings reveal a new regime of elastocaloric behavior and establish a guiding principle for overcoming the apparent limitations imposed by Clausius–Clapeyron-based descriptions in caloric materials.

  2. Overview of orientation dependence of mechanical properties in single-crystal superelastic Cu-Al-Mn shape memory alloys 査読有り

    Keisuke Asano, Sumio Kise, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Yoshikazu Araki

    Materials Transactions　67　(4)　563-567　2026年4月1日

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/matertrans.mt-d2025007 　

    ISSN：1345-9678

    eISSN：1347-5320

  3. Experimental determination of the α/β phase equilibria in the Pd–Cu system using a composition-gradient method 査読有り

    Kakeru Kobayashi, Sheng Xu, Kimika Edagawa, Daisuke Imatomi, Yuxin Song, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Journal of Alloys and Compounds　1058　187071　2026年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jallcom.2026.187071 　

    ISSN：0925-8388

  4. Superelasticity in Micro-Sized Fe–Ni–Co–Al–Ti–B Shape Memory Alloys

    Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Shape Memory and Superelasticity　12　(1)　223-228　2026年2月10日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s40830-026-00600-0 　

    ISSN：2199-384X

    eISSN：2199-3858

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    Abstract We report direct evidence of tensile superelasticity in micron-sized specimens of a Fe–Ni–Co–Al–Ti–B shape memory alloy. Dog-bone-shaped micro-tensile specimens were fabricated by focused ion beam milling and tested in situ under a scanning electron microscope. The corrected stress–strain curves exhibit clear hysteresis loops and superelastic strains up to ~ 4.5%, demonstrating stable transformation-mediated superelasticity at the micron scale. Both the critical transformation stress (~ 1.2 GPa) and the stress hysteresis (~ 1 GPa) are greatly enhanced compared with the bulk, reflecting pronounced size effects. These findings extend size-dependent transformation studies to precipitation-strengthened Fe-based shape memory alloys and highlight their potential for microactuators and other small-scale functional applications.

  5. 単結晶Cu–Al–Mn超弾性合金における機械的性質の結晶方位依存性の全体像 査読有り

    淺野 圭佑, 喜瀬 純男, 許 勝, 大森 俊洋, 荒木 慶一

    銅と銅合金　64　(1)　164-168　2025年11月

    DOI： 10.34562/jic.64.1_164 　

  6. Texture evolution in polycrystalline FeMnAlNi shape-memory alloy sheets 査読有り

    Kerui Song, Sheng Xu, Ryosuke Kainuma, Toshihiro Omori

    Acta Materialia　301　121554　2025年9月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.actamat.2025.121554 　

    ISSN：1359-6454

  7. Shape memory alloys for cryogenic actuators 査読有り

    Shunsuke Sato, Hirobumi Tobe, Kenichiro Sawada, Chihiro Tokoku, Takao Nakagawa, Eiichi Sato, Yoshikazu Araki, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Communications Engineering　4　(1)　124　2025年7月16日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1038/s44172-025-00464-9 　

    eISSN：2731-3395

  8. High critical stress for martensitic transformation in <110> oriented single crystal Cu-Al-Mn superelastic alloys with high Mn content 査読有り

    Yuka Tanikawa, Sheng Xu, Ryosuke Kainuma, Toshihiro Omori

    Materials Transactions　66　(5)　654-657　2025年5月1日

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/matertrans.mt-m2025005 　

    ISSN：1345-9678

    eISSN：1347-5320

  9. Successive stress-induced phase transformations with large stress-strain hysteresis in single crystal Cu-Al-Mn shape memory alloys 査読有り

    Hiroshi Akamine, Ryo Takamatsu, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma, Sumio Kise, Kakeru Ninomiya, Maiko Nishibori, Minoru Nishida

    Acta Materialia　121054-121054　2025年4月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.actamat.2025.121054 　

    ISSN：1359-6454

  10. A lightweight shape-memory alloy with superior temperature-fluctuation resistance 査読有り

    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

    Nature　638　(8052)　965-971　2025年2月26日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41586-024-08583-7 　

    ISSN：0028-0836

    eISSN：1476-4687

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    Abstract In advanced applications such as aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality and extreme thermal fluctuation resistance1,2. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging3–6. We hereby introduce a new shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti75.25Al20Cr4.75, this alloy is characterized by a low density (4.36 × 103 kg m− 3) and a high specific strength (185 × 103 Pa m3 per kg) at room temperature, while showing excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centred cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. This functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behaviour from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodation, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.

  11. Martensitic transformation and shape memory effect in Mn-rich Cu-Mn-Al alloys 招待有り 査読有り

    Tatsuya Ito, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Shape Memory and Superelasticity　11　167-175　2025年2月4日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s40830-025-00519-y 　

    ISSN：2199-384X

    eISSN：2199-3858

  12. An efficient experimental approach for high-throughput discovery of novel Ti-based shape-memory alloys 査読有り

    Yuxin Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Journal of Materials Research and Technology　30　3220-3225　2024年5月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jmrt.2024.04.051 　

    ISSN：2238-7854

  13. 【Editors' Highlights】Non-Hookean large elastic deformation in bulk crystalline metals 査読有り

    Sheng Xu, Takumi Odaira, Shunsuke Sato, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Stefanus Harjo, Takuro Kawasaki, Hanuš Seiner, Kristýna Zoubková, Yasukazu Murakami, Ryosuke Kainuma

    Nature Communications　13　(1)　2022年9月27日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-022-32930-9 　

    eISSN：2041-1723

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    Abstract Crystalline metals can have large theoretical elastic strain limits. However, a macroscopic block of conventional crystalline metals practically suffers a very limited elastic deformation of &lt;0.5% with a linear stress–strain relationship obeying Hooke’s law. Here, we report on the experimental observation of a large tensile elastic deformation with an elastic strain of &gt;4.3% in a Cu-based single crystalline alloy at its bulk scale at room temperature. The large macroscopic elastic strain that originates from the reversible lattice strain of a single phase is demonstrated by in situ microstructure and neutron diffraction observations. Furthermore, the elastic reversible deformation, which is nonhysteretic and quasilinear, is associated with a pronounced elastic softening phenomenon. The increase in the stress gives rise to a reduced Young’s modulus, unlike the traditional Hooke’s law behaviour. The experimental discovery of a non-Hookean large elastic deformation offers the potential for the development of bulk crystalline metals as high-performance mechanical springs or for new applications via “elastic strain engineering.”

  14. Flexible and tough superelastic Co-Cr alloys for biomedical applications 国際誌 査読有り

    Takumi Odaira, Sheng Xu, Kenji Hirata, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Kosuke Ueki, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Makoto Nagasako, Stefanus Harjo, Takuro Kawasaki, Lucie Bodnárová, Petr Sedlák, Hanuš Seiner, Ryosuke Kainuma

    Advanced Materials　34　(27)　e2202305　2022年5月9日

    DOI： 10.1002/adma.202202305 　

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    The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials make them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape-memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape-memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-centered-cubic cobalt-chromium-based alloys in this work provide a solution to both of these problems. The Young's modulus of <001>-oriented single-crystal cobalt-chromium-based alloys is 10-30 GPa, which is similar to that of human bone, and they also demonstrate high wear and corrosion resistance. They also exhibit superelasticity with a huge recoverable strain up to 17.0%. For these reasons, the novel cobalt-chromium-based alloys can be promising candidates for biomedical applications.

  15. Overcoming the trade-off between stretch formability and heat resistance in magnesium via alloying dilute neodymium 査読有り

    Sijia Hu, Qinghuan Huo, Chunyu Wang, Yuxiu Zhang, Zhirou Zhang, Sheng Xu, Xuyue Yang

    Journal of Alloys and Compounds　895　162666　2022年2月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jallcom.2021.162666 　

    ISSN：0925-8388

  16. 【Featured Article】Elastocaloric switching effect induced by reentrant martensitic transformation 査読有り

    Takumi Odaira, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Applied Physics Reviews　7　(3)　031406　2020年9月

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0007753 　

    eISSN：1931-9401

  17. Negative Poisson's ratio in Heusler-type Cu–Al–Mn shape memory alloy 査読有り

    Sheng Xu, Ryota Tsukuda, Mi Zhao, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Kyosuke Yoshimi, Ryosuke Kainuma

    Scripta Materialia　177　74-78　2020年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.scriptamat.2019.10.015 　

    ISSN：1359-6462

  18. Large [001] single crystals via abnormal grain growth from columnar polycrystal 査読有り

    Sheng Xu, Tomoe Kusama, Xiao Xu, Haiyou Huang, Toshihiro Omori, Jianxin Xie, Ryosuke Kainuma

    Materialia　6　100336　2019年6月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.mtla.2019.100336 　

    ISSN：2589-1529

  19. Formation mechanism and control of aluminum layer thickness fluctuation in embedded aluminum–steel composite sheet produced by cold roll bonding process 査読有り

    Chun-yang WANG, Yan-bin JIANG, Jian-xin XIE, Sheng XU, De-jing ZHOU, Xiao-jun ZHANG

    Transactions of Nonferrous Metals Society of China　27　(5)　1011-1018　2017年5月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/s1003-6326(17)60118-3 　

    ISSN：1003-6326

  20. 【Feature Paper】Dynamic recovery and superelasticity of columnar-grained Cu–Al–Mn shape memory alloy 査読有り

    Sheng Xu, Haiyou Huang, Jianxin Xie, Yuta Kimura, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    Metals　7　(4)　141　2017年4月15日

    DOI： 10.3390/met7040141 　

    ISSN：2075-4701

    eISSN：2075-4701

  21. Giant elastocaloric effect covering wide temperature range in columnar-grained Cu71.5Al17.5Mn11 shape memory alloy 査読有り

    Sheng Xu, Hai-You Huang, Jianxin Xie, Shouhei Takekawa, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    APL Materials　4　(10)　106106　2016年10月

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/1.4964621 　

    eISSN：2166-532X

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MISC 11

  1. その場中性子回折を用いた弾性・超弾性合金の研究 招待有り 査読有り

    許勝

    日本中性子科学会誌「波紋」　36　(2)　70-73　2026年5月

  2. In-situ neutron diffraction empowers the development of new titanium superelastic alloys 招待有り

    Sheng Xu, Yuxin Song, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Takuro Kawasaki, Ryoji Kiyanagi, Stefanus Harjo, Wu Gong, Ryosuke Kainuma

    J-PARC MLF Annual Report 2024　2　35-37　2026年2月

  3. 広い温度範囲で動作する新しいTi-Al基形状記憶合金の開発 招待有り

    許勝

    青葉工学振興会機関誌「翠巒」　40　4　2025年12月

  4. 弾性異方性を利用した新奇弾性合金の開発 招待有り 査読有り

    許勝

    日本金属学会会報「まてりあ」　64　(10)　665-668　2025年10月

  5. 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～ 招待有り

    許勝

    学際研広報誌「FRISニュース」　(20)　2025年9月

  6. 擬弾性から究極的な真弾性へ－巨大弾性ひずみを示すバルク銅合金の開発－ 招待有り

    許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    金属　94　(9)　57-64　2024年9月

  7. その場中性子回折による金属材料における巨大弾性歪み現象の解明 招待有り

    許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介, ハルヨステファヌス, 川崎卓郎

    中性子産業利用推進協議会 季報「四季」　58　1-6　2023年3月

  8. Study on large elastic deformation in bulk metal by in situ neutron diffraction 招待有り

    Sheng Xu, Takumi Odaira, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Takuro Kawasaki, Stefanus Harjo, Ryosuke Kainuma

    J-PARC MLF Annual Report 2022　2　4-6　2023年1月

  9. 【Front Cover】Tough yet flexible superelastic alloys meet biomedical needs 招待有り

    Xiao Xu, Takumi Odaira, Sheng Xu, Kenji Hirata, Toshihiro Omori, Kosuke Ueki, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Makoto Nagasako, Ryosuke Kainuma, Stefanus Harjo, Takuro Kawasaki, Lucie Bodnárová, Petr Sedlák, Hanuš Seiner

    SMST NewsWire by ASM International　180　(7)　35-37　2022年10月

    ISSN： 0882-7958

    eISSN： 2161-9425

  10. Co系ホイスラー合金の新規弾性熱量効果 招待有り

    許皛, 大平拓実, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    まぐね　16　(5)　239-245　2021年10月

  11. 極低温超弾性の発現とその弾性熱量効果 招待有り

    新津甲大, 許勝, 木村雄太, 大森俊洋, 貝沼亮介

    まてりあ　58　(1)　44-46　2019年1月

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/materia.58.44 　

    ISSN： 1340-2625

    eISSN： 1884-5843

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書籍等出版物 1

  1. 革新的冷却技術 : メカニズムから素子・材料・システム開発まで

    許皛, 大平拓実, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介他

    エヌ・ティー・エス　2024年1月

    ISBN: 9784860438548

講演・口頭発表等 62

  1. Texture evolution through oriented growth and abnormal grain growth in a FeMnAlNi shape memory alloy

    Kerui Song, Sheng Xu, Ryosuke Kainuma, Toshihiro Omori

    9th International Conference on Recrystallization and Grain Growth

  2. 極低温対応型チタン系超弾性合金

    許勝

    TI-FRIS/FRIS Symposium 2026　2026年2月16日

  3. その場中性子回折を用いた単結晶弾性・超弾性合金の研究 招待有り

    許勝

    日本中性子科学会第25回年会　2025年11月27日

  4. Fe-Mn-Al-Ni形状記憶合金の時効による相安定性の変化と回復力の発生

    高橋希陽太, 許勝, 貝沼亮介, 大森俊洋

    日本形状記憶合金協会（ASMA）第15回SMAシンポジウム　2025年11月13日

  5. Ti–Al–Cr合金の低温超弾性挙動

    許勝, 宋雨鑫, 許皛, 大森俊洋, 川崎卓郎, ゴンウー, ハルヨステファヌス, 貝沼亮介

    日本金属学会2025年秋期（第177回）講演大会　2025年9月18日

  6. Ti–Al–Cr超弾性合金単結晶における結晶構造解析

    宋雨鑫, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 川崎卓郎, 鬼柳亮嗣, 貝沼亮介

    日本金属学会2025年秋期（第177回）講演大会　2025年9月18日

  7. Mo–Ti–C合金における破面形態と特性の関係に関するデータ駆動型解析

    Xinyu Yan, 許勝, 大森俊洋, 吉見享祐

    日本金属学会2025年秋期（第177回）講演大会　2025年9月18日

  8. 【優秀ポスター賞】Cu-Al-Mn合金における粒界移動度の実験的評価

    久保稀央, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2025年秋期（第177回）講演大会　2025年9月18日

  9. 高導電性を有するCu-Zn-Al-Ni合金の弾性変形挙動

    李炯録, 許勝, 大平拓実, 谷口兼一, 許皛, 貝沼亮介, 大森俊洋

    日本金属学会2025年秋期（第177回）講演大会　2025年9月17日

  10. A lightweight yet strong Ti-Al-based superelastic alloy operating across a wide temperature range 招待有り

    Sheng Xu, Yuxin Song, Shunsuke Sato, Inho Lee, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Makoto Nagasako, Takuro Kawasaki, Ryoji Kiyanagi, Stefanus Harjo, Wu Gong, Tomáš Grabec, Pavla Stoklasová, Ryosuke Kainuma

    International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT2025)　2025年9月12日

  11. Specific heat and entropy change during martensitic transformation in NiMnTi alloys

    Tomoya Miyakawa, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT 2025)　2025年9月6日

  12. Elastocaloric effect covering wide temperature range in a Ti-Al-Cr shape memory alloy

    Yuxin Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainma

    International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT 2025)　2025年9月5日

  13. Shape memory alloys for biomedical application 招待有り

    Sheng Xu

    FRIS-KKU Joint Symposium 2025　2025年7月25日

  14. 軽量Ti-Al-Cr形状記憶合金における弾性熱量効果

    宋雨鑫, 許勝, 宋克睿, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2025年春期（第176回）講演大会　2025年3月9日

  15. The role of controllable primary recrystallization microstructure on secondary recrystallization in polycrystalline FeMnAlNi shape memory alloy

    Kerui Song, 許勝, Yuxin Song, 貝沼亮介, 大森俊洋

    日本金属学会2025年春期（第176回）講演大会　2025年3月9日

  16. 機械学習によるMo-Ti-C合金の断面形態定量解析

    Xinyu Yan, 許勝, 金子昂弘, 大森俊洋, 吉見享佑

    日本金属学会2025年春期（第176回）講演大会　2025年3月9日

  17. The evolution of grain orientation during primary and secondary recrystallization in FeMnAlNi superelastic alloy

    Kerui Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    The 8th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics　2024年11月21日

  18. 単結晶Cu-Al-Mn超弾性合金における機械的性質の結晶方位依存性の全体像

    淺野圭佑, 喜瀬純男, 許勝, 大森俊洋, 荒木慶一

    日本銅学会第64回講演大会　2024年10月18日

  19. 拡散マルチプル法とマイクロビッカース法を用いた Ti-Al-Cr 系形状記憶合金の開発

    宋雨鑫, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本形状記憶合金協会（ASMA）第14回SMAシンポジウム　2024年10月3日

  20. Texture formation of polycrystalline FeMnAlNi shape memory alloy

    Kerui Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    International Materials Science and Engineering Congress - MSE 2024　2024年9月24日

  21. Ti-Al-Cr系における拡散対法とマイクロビッカース法を用いた形状記憶合金の探索

    宋雨鑫, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2024年秋期（第175回）講演大会　2024年9月19日

  22. Texture formation of polycrystalline FeMnAlNi shape memory alloy

    Kerui Song, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    日本金属学会2024年秋期（第175回）講演大会　2024年9月18日

  23. Cu-Al-Mn 超弾性合金単結晶の臨界応力に及ぼすMn 量の影響

    谷川由果, 許勝, 伊東達矢, Wu Gong, Stefanus Harjo, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2024年秋期（第175回）講演大会　2024年9月18日

  24. Fe-Mn-Al-Ni合金の相変態挙動に及ぼす低温時効の影響

    太田竜資, 赤嶺大志, 許 勝, 大森俊洋

    日本金属学会2024年秋期（第175回）講演大会　2024年9月18日

  25. Fe-Mn-Al-Ni 形状記憶合金の時効による相安定性の変化

    高橋希陽太, 許勝, 大森俊洋, 貝沼 亮介

    日本金属学会2024年秋期（第175回）講演大会　2024年9月18日

  26. 【Best Poster Presentation】High-strength Cu-Al-Mn superelastic alloys

    Yuka Tanikawa, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    13th European Symposium on Martensitic Transformations (ESOMAT2024)　2024年8月29日

  27. Shape memory effect at low temperatures in Cu-Al-Mn alloys

    Toshihiro Omori, Shunsuke Sato, Sheng Xu, Xiao Xu, Ryosuke Kainuma

    SMST (Shape Memory and Superelastic Technologies) Conference and Exposition 2024　2024年5月8日

  28. Ni50Mn50-xTix系合金におけるマルテンサイト変態挙動

    宮川寅矢, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2024年春期（第174回）講演大会　2024年3月15日

  29. CoCr-based superelastic alloys with low Young’s modulus for biomedikal applications

    Xiao Xu, Takumi Odaira, Sheng Xu, Kenji Hirata, Toshihiro Omori, Kosuke Ueki, KYosuke Ueda, Tkayuki Narushima, Makoto Nagasako, Stefanus Hrjo, Takuro Kawasaki, Lucie Bodharova, Petri Sedlak, Hanus Seiner, Ryosuke Kainuma

    153th Annual Meeting of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS2024)　2024年3月5日

  30. Elastocaloric switching effect in CoCrAlSi shape memory alloys with reentrant marteisitic transformation behavior

    Xiao Xu, Takumi Odaira, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    MRM2023/IUMRS-ICA2023　2023年12月13日

  31. Co-Cr-Al-Si合金の高い弾性異方性と単結晶における低いヤング率

    許皛, 大平拓実, 許勝, 平田研二, 大森俊洋, 植木洸輔, 上田恭介, 成島尚之, 長迫実, Harjo Stefanus, 川崎卓郎, Bodnarova Lucie, Sedlak Petr, Seiner Hanus, 貝沼亮介

    日本金属学会2023年秋期（第173回）講演大会　2023年9月22日

  32. 【優秀ポスター賞】Cu-Al-Mn合金における極低温弾性熱量効果の直接測定

    許勝, 宋雨鑫, 伊東達矢, 川崎卓郎, ハルヨステファヌス、ゴンウー, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2023年秋期（第173回）講演大会　2023年9月19日

  33. 【優秀ポスター賞】Cu-Al-Mn合金単結晶におけるサブグレインが超弾性疲労特性に与える影響

    谷川由果, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2023年秋期（第173回）講演大会　2023年9月19日

  34. Elastocaloric effect at near room temperature in a Ti-Al-based shape memory alloy

    Sheng Xu, Yuxin Song, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    The 15th World Conference on Titanium (Ti-2023)　2023年6月14日

  35. Stress-induced martensitic transformation in a Ti-Al-based shape memory alloy

    Yuxin Song, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    The 15th World Conference on Titanium (Ti-2023)　2023年6月14日

  36. ホイスラー型バルクCu-Al-Mn合金における巨大弾性変形

    許勝, 大平拓実, 佐藤駿介, 許皛, 大森俊洋, ハルヨ ステファヌス, 川崎卓郎, Hanuš Seiner, Kristýna Zoubková, 村上恭和, 貝沼亮介

    日本金属学会2023年春期（第172回）講演大会　2023年3月9日

  37. Observation of non-Hookean huge elastic deformation in a bulk Heusler-type Cu-Al-Mn alloy

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    2022 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting　2022年11月29日

  38. Novel Co-Al-Si shape memory alloy with B2-structured parent phase

    S. Mochimaru, T. Ito, S. Xu, X. Xu, T. Omori, R. Kainuma

    2022 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting　2022年11月29日

  39. 【Best Poster Award】A lightweight Ti-Al-based shape memory alloy with B2-ordered structure

    Yuxin Song, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    2022 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting　2022年11月30日

  40. A lightweight Ti-Al-Cr shape memory alloy showing large superelastic strain

    Yuxin Song, Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    The 6th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, and the 5th Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science　2022年10月24日

  41. 低ヤング率を有するCo-Cr-Al-Si 超弾性合金

    許皛, 大平拓実, 許勝, 平田研二, 大森俊洋, 植木洸輔, 上田恭介, 成島尚之, 長迫実, Stefanus Harjo, 川崎卓郎, Lucie Bodnárová, Petr Sedlák, Hanuš Seiner, 貝沼亮介

    日本金属学会2022年秋期（第171回）講演大会　2022年9月23日

  42. Co-Al-Si合金におけるB2/L10マルテンサイト変態と超弾性

    持丸駿哉, 伊東達矢, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2022年秋期（第171回）講演大会　2022年9月23日

  43. Cu-Al-Mn 形状記憶合金の異常粒成長挙動に及ぼすミクロ組織の影響

    李炯録, 許勝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2022年秋期（第171回）講演大会　2022年9月22日

  44. Ti-Al-Cr系合金における超弾性効果

    宋雨鑫, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2022年秋期（第171回）講演大会　2022年9月22日

  45. 【Most Viewed Presentation Award】Auxetic behavior in single-crystalline and texture-controlled poly-crystalline Cu-Al-Mn-based shape memory alloys

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    16th International Conference on Martensitic Transformation (ICOMAT2022)　2022年3月18日

  46. Abnormal behavior in elastocaloric effect at low temperatures in Co-Cr-Al-Si alloys

    T. Odaira, S. Xu, X. Xu, T. Omori, R. Kainuma

    16th International Conference on Martensitic Transformation (ICOMAT2022)　2022年3月17日

  47. A combinatorial approach to investigate abnormal grain growth behavior in Cu-Al-Mn shape memory alloys

    H. Lee, S. Xu, T. Omori, R. Kainuma

    151st Annual Meeting of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS2022)　2022年2月27日

  48. Orientation-designed large single-crystal Cu-Al-Mn alloys by abnormal grain growth and their enhanced functional properties 招待有り

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    150th Annual Meeting of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS2021)　2021年3月15日

  49. Co-Cr-Al-Si合金の極低温における超弾性特性

    大平拓実, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    第18回日本金属学会東北支部研究発表大会「21世紀を支える構造材料」　2020年11月16日

  50. 集合組織制御したCu-Al-Mn基合金におけるオーセチック特性

    許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会2020年春期（第166回）講演大会　2020年3月17日

  51. Co-Cr-Al-Si合金の低温における特異な弾性熱量効果

    大平拓実, 許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会 2020年春期(第166回)講演大会　2020年3月17日

  52. Negative Poisson’s ratio in Heusler-type Cu-Al-Mn-based shape memory alloys

    Sheng Xu, Ryota Tsukuda, Mi Zhao, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Kyosuke Yoshimi, Ryosuke Kainuma

    149th Annual Meeting of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS2020)　2020年2月23日

  53. 【ASMA賞・審査員特別賞】Co-Cr-Al-Si合金の極低温における超弾性特性

    大平拓実, 許勝,許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本形状記憶合金協会（ASMA）第12回SMAシンポジウム　2019年11月14日

  54. Cu-Al-Mn合金単結晶における負のポアソン比

    許勝, 附田良太, 趙覓, 許皛, 大森俊洋, 吉見享祐, 貝沼亮介

    日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会　2019年9月11日

  55. Cu-Al-Mn形状記憶合金における弾性熱量効果

    許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介, 黄海友, 謝建新

    日本金属学会2018年(第163回)秋期講演大会　2018年9月18日

  56. Large <100> single crystals via abnormal grain growth from columnar polycrystal

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    11th European Symposium on Martensitic Transformation (ESOMAT2018)　2018年8月27日

  57. Large <100> single crystals via abnormal grain growth from columnar polycrystal

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    2018 JOINT Symposium on the MSE for 21st century　2018年6月24日

  58. Large <100> single crystals via abnormal grain growth from columnar polycrystal

    Sheng Xu, Xiao Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma

    2018 Russia-Japan Conference, Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures　2018年3月22日

  59. Large elastocaloric effect evidenced in Cu-Al-Mn shape memory alloys

    許勝, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会東北支部第15回研究発表大会　2017年11月22日

  60. Dynamic recovery and superelasticity of columnar-grained Cu-Al-Mn shape memory alloy

    許勝, 木村雄太, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介, 黄海友, 謝建新

    日本金属学会2017年(第161回)秋季講演大会　2017年9月6日

  61. Giant elastocaloric effect in wide temperature range in a columnar-grained Cu-Al-Mn shape memory alloy

    Sheng Xu, Haiyou Huang, Jianxin Xie

    17th International Conference in Asia of the International Union of Materials Research Societies (IUMRS-ICA 2016)　2016年10月20日

  62. Superelasticity in a fiber-textured oligocrystalline Cu-Al-Mn shape memory alloy

    許勝, 草間知枝, 大森俊洋, 貝沼亮介

    日本金属学会東北支部第14回研究発表大会　2015年12月5日

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産業財産権 5

  1. Cu-Al-Mn系合金

    貝沼亮介, 大森俊洋, 許勝

    産業財産権の種類: 特許権

  2. Cu-Al-Mn系合金およびCu-Al-Mn系合金の製造方法

    貝沼亮介, 大森俊洋, 許勝, 附田良太

    産業財産権の種類: 特許権

  3. 銅合金

    大森俊洋, 貝沼亮介, Lee Hyoungrok, 許勝

    産業財産権の種類: 特許権

  4. 弾性変形に特徴を有する高導電性銅合金

    大森俊洋, 貝沼亮介, Lee Hyoungrok, 許勝

    産業財産権の種類: 特許権

  5. Ti-Al系超弾性合金

    貝沼亮介, 大森俊洋, 許勝, Song Yuxin

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 7

  1. 省エネ化・温室効果ガス排出削減を可能にする次世代超軽量固体冷媒の開発 競争的資金

    許 勝

    2025年4月 ～ 2028年3月

  2. Ti-Al系超弾性合金 ―酸素の役割解明による劇的特性改善― 競争的資金

    許 勝

    2024年4月 ～ 2028年3月

  3. 極低温域を含めた広い温度範囲で動作する新規チタン系超弾性合金の創出

    許 勝, 大森 俊洋, 貝沼 亮介

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2024年4月 ～ 2028年3月

  4. 格子歪みの能動的制御による二酸化炭素の高効率・高選択変換への挑戦

    許 勝, 轟 直人, 大森 俊洋

    2025年6月 ～ 2027年3月

  5. 巨大弾性歪みを発現するバルク銅系合金の開発とその応用 競争的資金

    許 勝

    2022年10月 ～ 2024年9月

  6. 極低温で利用できる巨大弾性バルク合金の開発 －水素社会を支える金属シール材料－

    許 勝

    2022年4月 ～ 2024年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本年度においては、サイクル熱処理により作製されたバルク単結晶試験片を使用し、室温から4.2Kの極低温までの機械試験を行い、弾性歪みやヤング率を含む合金の弾性特性が系統的に評価された。その結果、ヤング率の温度依存性が小さいことが明らかになった一方、低温になるほど応力誘起マルテンサイト変態が生じ、純粋な弾性歪みが低下することが確認された。室温から極低温までの弾性定数の測定結果からは、無応力状態でマルテンサイト変態の先駆現象である弾性軟化母相が見られず、温度変化によっても安定性は保たれることが分かった。これは、極低温域を含む広い温度範囲において低応力で低ヤング率と比較的大きな弾性歪み（＞1%@150K）が示されることを意味する。高応力下ではマルテンサイト変態が誘起されたが、除荷によって逆変態が起こり、極低温で擬弾性による大きな可逆歪みが生じることが明らかとなった。また、低温での擬弾性変形では良好な繰り返し特性が示される。合金設計によって母相の相安定性を向上させることで、低温での応力誘起マルテンサイト変態を抑制できる組成が見出されたが、高温相平衡の観点からその組成では異常粒成長による単結晶の作製が不利であることが分かった。以上の結果から、Cu-17Al-14Mn (at%)合金は低ヤング率および高復元力が要求される極低温シール材に素材として有望であると推測される。今後としては、企業と連携し、シール材の試作とシーリング特性の評価等を進めていき、極低温シール材への応用可能性を検討する予定である。

  7. 弾性熱量効果を利用したマイクロ冷却デバイスのための基礎研究

    許 勝

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Tohoku University

    2018年4月 ～ 2020年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    今年度はCu-Al-Mn合金の組織制御と弾性挙動を系統的に調査した。 集合組織制御と異常粒成長を用いることで、方位制御できる大きなCu-Al-Mn合金単結晶を作ることが成功した。その単結晶で、機能性リベートといった新規用途への応用が期待される負のポアソン比を機械試験により初めて実証した。更に、特定方位の単結晶がヤング率の急激な低下を伴い大きな弾性変形を有することを見出した。また、多結晶集合組織においても単結晶と同様の低ヤング率、巨大な弾性変形および負のポアソン比が得られることを確認した。 これらの研究結果の一部は、国際学術雑誌への投稿論文2報として纏められている。他の一部も論文化にして投稿する予定である。

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担当経験のある科目(授業) 1

  1. 創造工学研修　東北大学工学部

メディア報道 13

  1. 次世代固体冷媒向け合金 広い温度帯で高効率冷却 東北大ら開発

    環境新聞web

    2026年5月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  2. 広い温度域で動作する次世代固体冷媒を開発－従来の理論スケーリングを超える弾性熱量効果を発見－

    東北大学2026年プレリリース・研究成果web

    2026年4月

    メディア報道種別: その他

  3. 東北大など／「形状記憶チタン・アルミ合金」開発／４００度の温度 変化でも超弾性維持

    日刊鉄鋼新聞web

    2025年3月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  4. Revolutionary Lightweight Alloy Engineered to Withstand Extreme Temperatures

    ScienMag

    2025年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  5. Superelastic alloy that functions in extreme temperatures could aid space exploration

    Tech Xplore

    2025年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  6. Lightweight Titanium Alloy Developed for Function at Extreme Temperatures

    Technology Networks

    2025年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  7. Superelastic titanium alloy has potential for space missions

    Nature　「News＆Views」

    2025年2月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  8. 東北大、原子力機構・J-PARC センターなどと約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

    日本経済新聞web

    2025年2月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  9. 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～

    東北大学2025年プレリリース・研究成果web

    2025年2月

    メディア報道種別: その他

  10. 4.3％を超える巨大弾性歪みを示す金属を開発

    加工技術研究会　コンバーテック　2022年11月号（Spotlight特集）フィルム・シートとマテリアル

    2022年11月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  11. 4.3％を超す巨大弾性歪みを示す金属、東北大が開発

    TECH＋（テックプラス）web

    2022年10月14日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  12. 東北大、原子力機構・J-PARCセンター・九大などとの共同研究によりバルク単結晶同系合金において弾性歪み＞を実現

    日本経済新聞web

    2022年10月13日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  13. 4.3％を超える巨大弾性歪みを示す金属を開発－大きな弾性変更の実現で高性能ばね材等への応用に期待－

    東北大学2022年プレリリース・研究成果web

    2022年10月

    メディア報道種別: その他

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