2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the dynamics of graphene-doped liquid crystals for high power vibration energy harvesting
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20K14678
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 液晶 / 環境発電 / グラフェン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高出力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解明のための、液晶発電評価デバイスの設計・試作について検討を行った。 環境発電の中で、特に液晶の振動発電応用のためには、外部場が存在する状態で動作流体として液晶が流動するときの、液晶の分子配向の動的な応答と液晶材料の誘電特性を評価することが大きな課題である。一般に液晶とグラフェンは共に電場・磁場に対する感度が高く、グラフェンの特異な反強磁性による液晶の誘電特性の著しい改善を本研究では目指している。その中で、液晶・グラフェン分散系の振動流に対して、電場・磁場の外部場を印加した時の偏光観察と電気的特性計測を同時に行う必要がある。そのため、高アスペクト比側壁電極を特徴とするシリコンマイクロ流路デバイスを設計・製作した。シリコン深掘りエッチングによって高アスペクト比を実現した流路側壁によって、高強度の磁場印加と電場印加を行いつつ、外部場と流れ方向の両者から垂直な方向からの光学観察を同時に可能とする液晶計測を実現する。ネマチック液晶として4-Cyano-4'-pentylbiphenyl（5CB）を用い、プログラム可能なシリンジポンプを用いて液晶の定常流および振動流を生じさせて流量と振動数を変化させたときの誘電率と抵抗率をインピーダンス計測手法により測定した。2Hzの低周波振動流の条件下において、静止時と定常流に比べて誘電率を増加または維持すると同時に高い抵抗率を得られることを明らかにした。
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