2021 Fiscal Year Annual Research 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
| Project/Area Number |
19K22931
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
陸田 秀実 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80273126)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Keywords | 摩擦発電 / 剥離発電 / 環境発電 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
IoT，スマートウェアラブルデバイスおよび再生可能エネルギーを積極的に活用した超スマート社会(Society 5.0)の実現に向けて，人と物理空間をセンシングする多様なセンサおよびハーベスティング(EH)技術が必要とされている．近年では，そのエネルギー回収効率の向上と適用範囲の拡大に向けた基礎的研究が国内外で活発に行われている．そこで本研究では，身の周りの様々な力学的エネルギーを回収することを想定して，異なる発電原理を有する2つの材料A, 材料Bについて，その発電特性を明らかにするとともに，その特性に基づく発電性能向上を検証した．
材料Aについては，せん断力によるエネルギー回収の適用範囲を検証するため，せん断方向の摩擦振動試験を実施した．その結果，電極と発電体の被り高さおよび空気層の厚さよって出力特性が大きく変化し，その影響はせん断方向の振動周波数が高いほど顕著であった．次いで，表面に凹凸を付与した粗度の有無による発電性能を明らかにするために，圧縮/接触/剥離振動試験を実施した．その結果，Rough条件の場合，いずれの接触条件においても発電性能の向上が認められた．
材料Bについては，電極と材料Bとの接触界面が発電性能に及ぼす影響を明らかにするために，粘着条件が異なる条件下において，片持ち振動試験を実施した．その結果，いずれの振動周波数においても，粘着なしの場合，高出力化が期待できることが分かった．次いで，同一条件で圧縮/接触/剥離による振動試験を実施した．ここでは，材料Bの材料特性の異なる3種類の出力特性を比較検証した．その結果，全ての種類において，振動周波数および圧縮荷重と出力電圧には高い相関があった．さらに， 材料Bの表面形状の異なる3種類の電極が発電性能に及ぼす影響を比較検証した．その結果，凹凸を有する2種類の形状の場合，出力向上が確認された．
|
