2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanical metamaterial design theory and its application to wearable vibration energy harvesting technology
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20H02095
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
鈴木 孝明 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (10378797)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / マイクロナノメカトロニクス / MEMS / メタマテリアル / 振動発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者の独自微細加工技術である３Dリソグラフィ法を用いて微細構造を組み合わせたメカニカルメタマテリアル構造を製作すると共に、その構造を用いて、デバイス外部環境の機械エネルギーをデバイス内部の振動、変形エネルギーに効率的に変換する圧電型振動発電デバイスを開発した。具体的には、3つの研究項目として、①メカニカルメタマテリアル構造の検討、②振動発電デバイスの発電特性評価、③ウエアラブル応用検討を進めてきた。
本年度は、当該研究課題の最終年度として、②と③を中心に、発電デバイスの特性評価と応用について、検討を進めた。研究項目②については、昨年度からに引き続き、メカニカルメタマテリアル構造を含む振動発電デバイスとして、複数のデバイス形状（ユニモルフ型、バイモルフ型、ダイヤフラム型など）の検討を継続した。特に、実用性を考慮した検討として、環境振動の方向とデバイスの主とする振動方向にずれが生じた場合の発電特性の評価と、さらなる新規構造の素子形状の提案による、角度ずれの対応策について検討し、国際会議発表や学会表彰に至った。また、研究項目③については、人の歩行振動による発電特性検証を継続した。特に、人体の運動のランダム性として、繰り返し時の加速度のばらつきや、加速度の周波数の変化などを考慮に入れた実験系を構築し、ウエアラブルデバイスとしての有用性を検証した。その結果として、インパルス加振に対するデバイス設計指針の提案や、蓄電ICと組み合わせたIoTセンサノードの構築などを行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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