2019 Fiscal Year Research-status Report
摩擦/剥離帯電を用いた革新的な環境発電ナノ技術の提案・開発
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19K22931
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
陸田 秀実 広島大学, 工学研究科, 准教授 (80273126)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 摩擦発電 / 剥離発電 / 環境発電 / 誘電エラストマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，革新的な環境発電ナノ技術の一つとして，軽量・柔軟，耐久性に優れ，ナノレベルの表面粗度を有する発電体（a Flexible Triboelectric Nano Generator, F-TENG）を開発し，その適用範囲の可能性と拡張性を検証した．特に，適用分野の拡大を念頭に，接触・剥離・圧縮時に作用する摩擦エネルギーを獲得するナノ発電デバイスを提案・開発を目指している．F-TENGは，誘電エラストマーと電極（銅板）から成る薄型積層構造を有しており，下面電極は誘電エラストマーと接着する一方で，上面電極は未接着となっている．また，F-TENGは，縦横50mm程度，厚さ約0.5mm（平均表面粗度が約100～200ナノメートル程度）で製作し，より摩擦帯電を励起する工夫をした．本年度は，次のことを実施した．（１）接触・剥離・圧縮による振動実験を行い，高速度ビデオカメラ，レーザー距離計および検力計を用いて，未だ詳細な解明に至っていない摩擦/剥離帯電によるF-TENGの発電原理を解明した．（２）F-TENGの発電量に及ぼすキーパラメータは，剥離距離，剥離振幅，剥離速度および作用外力に関係していることを明らかにした．（３）誘電エラストマーの誘電率，表面粗度，弾性率等と発電量の関係を定性的に明らかにした．（４）キーパラメータが発電量に及ぼす影響を振動試験により検証した．（５）空気層と誘電エラストマーの2つの媒質から成る平行平板コンデンサと仮定し，接触・剥離帯電に基づく理論計算法を構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績（１）～（５）に示した通り，新型コロナウィルスの影響により，研究計画の50%が実施済である．また，開発課題が出てきたため，その追加実験が必要となった．追加実験については，準備段階であり，今後，早期に実施する必要がある．以上の理由から，やや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記追試試験を実施し，主要パラメータを明らかにした後，接触・剥離帯電に基づくF-TENGの理論計算法を構築する予定である．本理論計算モデルを用いて，各種適用分野における発電量とデバイス最適化を行うことにより，実フィールド試験を実施し，その性能を評価する．
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| Causes of Carryover |
昨年度末に蔓延した新型コロナウィルスの影響で，2020年2月～3月に実施予定の実験がストップしてしまったため，研究計画に遅れが生じている．2020年6月以降，大学構内への立ち入りが緩和され，実験が可能になると考えられるため，研究計画を少々変更し，研究を急ぎ遂行する予定である．
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