| 研究課題/領域番号 |
15K06016
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
山下 馨 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (40263230)
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| 研究分担者 |
藤田 孝之 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (50336830)
野田 実 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (20294168)
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| 研究協力者 |
田中 恒久
西海 太貴
塩見 丈
西岡 知記
中島 将太
日比野 光
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 圧電 / MEMS / 応力 / 共振周波数 / 振動モード / エネルギー変換 / 圧電体 / 効率 / 共振 / 分極 |
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| 研究成果の概要 |
振動型圧電MEMS（微小電気機械システム）構造体において，機械・電気変換効率を向上して環境発電デバイス等の高効率化を図る。振動のQ値を高く保ったまま広帯域化に対応するために逆圧電応力による共振周波数制御を導入し，同時に非線形歪みによる変換効率向上のために圧電振動体を座屈させ静的撓みを導入した。まず圧電体PZT薄膜のゾル・ゲル法による製膜条件が残留応力と圧電特性に与える影響を明らかにし，静的座屈撓みの効果と圧電材料としての変換能力の双方の観点で最適なデバイス構造を形成する条件を明らかにした。さらにこの制御された座屈をもつデバイスに逆圧電応力を印加して，動的な共振周波数制御性を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
MEMS環境発電素子（エネルギー・ハーベスタ）は来たるIoT (internet of things)社会を支える電源技術として不可欠である。特に人類の活動環境に普遍的に存在する環境振動をエネルギー源とする振動発電素子は重要である。本研究では圧電MEMS型環境発電素子について，環境振動周波数に追従して高効率で発電するための基盤技術となる共振周波数制御方法を追究し，特に単体での振動発電効率を向上する従来にない座屈構造に着目して共振挙動の解明を進めた。
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