| Project/Area Number |
22K04692
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 俊之 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10282237)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | エレクトレット / ハイドロキシアパタイト / 配向制御 / 環境発電 / 電子注入 / OH-基配向 / 薄膜 / 一軸配向アパタイト / 一軸配向 |
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| Outline of Research at the Start |
ハイドロキシアパタイト(HAp)はエレクトレット材料として機能することが報告されている。ここでは多結晶HApが結晶粒界や結晶欠陥をパスとして高温でのみイオン伝導する性質をもつため、その状態で電界を加え、分極した後に冷却して電荷固定をすることにより実現したものであると説明されている。これに対し本研究では、c軸方向に一軸配向させたHAp結晶膜を用い、それが有する結晶学的な異方性を原理として分極を生じさせ、従来の多結晶HApよりも電荷保持力の高いHApエレクトレットを開発し、バッテリーフリーデバイスを実現するための超小型発電用素子の候補となり得るかを検討する。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aimed to develop high-performance electrets by investigating two charge fixation methods using orientation-controlled hydroxyapatite (HA). The first method, direct electron injection into c-axis oriented HA thin films, successfully produced electrets exhibiting negative polarity and long-term stability. This suggested the potential to achieve charge densities exceeding those of conventional methods. The second method attempted to establish a novel electret principle by controlling the orientation of OH- groups within HA crystals; however, the resulting surface potential was 0 V. This outcome implies either incomplete orientation and fixation of the OH- groups or the presence of internal polarization that was not detected as an external electric field. Verification of this latter possibility necessitates the future introduction of microscopic evaluation techniques.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、環境発電応用を目指す高性能エレクトレット開発のため、配向制御ハイドロキシアパタイト(HA)に新しい電荷固定法を試みた。学術的には、HAへの電子直接注入により従来性能を凌駕しうる安定エレクトレットを実現し、HA材料科学に新展開をもたらした。さらにOH-基配向制御という独創的原理を提案・検証し、次世代材料設計に指針をもたらした。社会的には、本成果が高効率発電素子に繋がり、IoTセンサー等の電源自立化を促進する。この研究がさらに発展すれば、充電不要デバイスが普及し、スマート社会構築に貢献できる。
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