Development of new piezoelectric/magnetostrictive composite materials via functional gradient/optimization, and understanding of energy conversion phenomena

• Project/Area Number: 22H00183
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 成田 史生 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10312604)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川上 祥広 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員 (20527361) ; 荒木 稚子 東京工業大学, 工学院, 教授 (40359691) ; 栗田 大樹 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40643226) ; 森 孝太郎 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40712740) ; 王 真金 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (60973584) ; 宮本 直人 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任准教授 (60400462)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥42,380,000 (Direct Cost: ¥32,600,000、Indirect Cost: ¥9,780,000); Fiscal Year 2025: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2024: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2023: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000); Fiscal Year 2022: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
• Keywords: 材料力学 / 圧電材料 / 磁歪材料 / 複合材料

Outline of Research at the Start

本研究では，微小振動・衝撃等を電磁エネルギーに変換するための基盤技術を創出し，振動・温度発電複合材料を開発することを第一優先課題とする．このため，電磁材料力学に基づく数値シミュレーション法を確立し，複合材料のマイクロ・ナノ構造制御を起点とした素子開発技術と協働することで，様々なモノに貼ることができる軽くて強靱な圧電・磁歪フィラー傾斜/最適分散複合材料の新規開発を試み，エネルギー変換現象を解明・制御する．そして，最適な作製条件や構造・界面を学術的に見出し，複数の環境源から電磁エネルギーを回収できる高効率で，環境有害元素を含まず，長寿命な電池レススマートセンサの設計指針を世界に発信する．