2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of method for increasing generation efficiency and durability of nano-sheet reinforced dielectric elastomer generator
| Project/Area Number |
18K03858
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
朱 世杰 福岡工業大学, 工学部, 教授 (60283032)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 誘電エラストマ / 発電エネルギー密度 / 発電効率 / 繰り返し試験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
過去，ハーバード大学で提案した「三角形」の発電スキームでは，最大伸張比における充電過程で同じ状態を維持することにより，放電過程では電圧が線形的に増加する途中，大変形下の張力損失（LT）によって制限されている電圧は上昇し続けることができない．本年度，提出した「台形」発電スキームでは，発電シートの収縮初期にほぼ弾性的に収縮するによって，電圧垂直に上昇して，高電界下のエネルギーの一部が獲得できて，「三角形」スキームより比較的大きい発電エネルギー密度を獲得した．
また，粘弾性モデルおよび漏電モデルを用いて誘電エラストマー発電機の散逸特性理論的枠組みを構築し，発電効果のシミュレーションを実施した．実験結果と比較することにより，異なる条件下での発電性能を正確に予測することができた．一定の最高電圧では，伸張比速度の増加に伴い，リークエネルギーは少なくなる．入力機械エネルギーの増加によりエネルギー密度は上昇するが，変換効率の上昇の程度が少ない．誘電エラストマー発電機のエネルギー密度は834J/kg，変換効率は35%で最も性能の良い結果となった．「台形」スキームにて，大きな伸張比で放電電圧を高く維持し，収縮速度を速くすることが発電性能の向上に有利であることが分かる．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ナノシート複合型の誘電エラストマー複合素材の開発は遅れた原因で、研究方向を調整しました。予想外に発電エネルギー密度向上の新しい方法を見つかって、電気回路の改善およびシミュレーションを行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，シミュレーション結果をより正確にするために．他の影響を考慮して理論的枠組みの修正を行う． 誘電エラストマー発電性能の最大化を達成するために．シミュレーション結果によって適合条件を選択して実証を行う．
|
| Causes of Carryover |
研究推進するため一年延期を申請した。
材料費や消耗品費や発表に関する費用
|
