Investigation of the dynamics of graphene-doped liquid crystals for high power vibration energy harvesting

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14678
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三好 智也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (90809641)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 液晶 / グラフェン / 環境発電

Outline of Annual Research Achievements

2020年度は主として，大出力の環境発電デバイス実現に資するグラフェンと液晶のダイナミクスの解明のためのグラフェンやシリカ粒子などナノ材料の調製とそれをドーピングした液晶サンプルの作成、その基礎的な物性評価について実験的に検討した。
液晶の振動発電応用のためには、液晶の抵抗率や誘電率などの電気的な特性を評価することが大きな課題である。特に、寄生容量に対する液晶の物性の影響を評価することが重要になるが、今までに評価手法が存在していなかった。この課題に関する主たる結果として，振動発電系を模擬した電気的特性評価用液晶セルを用いる寄生容量評価手法を提案し，評価用液晶セルを作成し、粒子径や表面修飾状態、濃度を変化させたシリカナノ粒子とグラフェンのインピーダンスに対する影響について実験的な検証を行った。寄生容量に対する液晶サンプルの各々のパラメータの影響を計測することに成功し、提案する評価手法の有効性を示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初目的としていた課題について、振動発電系を模擬した電気的特性評価用液晶セルを用いる寄生容量評価手法を提案し，評価用液晶セルを作成し、パラメータを変化させたサンプルのインピーダンスに対する影響について実験的な検証を行い、寄生容量に対する液晶サンプルの各々のパラメータの影響を計測することに成功し、提案する評価手法の有効性を示した。しかし、Covid-19の感染拡大の影響による実験進捗の遅れが出ていることから, 「やや遅れている」を選択した.

Strategy for Future Research Activity

速やかに実験装置の構築を行い、グラフェンをドーピングし外部磁場を与えたときの液晶の配向やそのモルフォロジー，電気的特性の解明を進めていく。また並行して発電評価用デバイスの作成，機械刺激下での配向や電気特性などのダイナミクスの評価を行い得られた結果を取りまとめ，成果の発表を行う．