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フレキシブルデバイス用導電性酸化物薄膜の設計と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H02392
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京大学

研究代表者

宮山 勝  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20134497)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)
2018年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2017年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2016年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
キーワード表面・界面物性 / 構造・機能材料 / 複合材料・物性 / ナノシート
研究成果の概要

ナノシート積層膜を用いた構造設計によりフレキシブルデバイスの実現を目指し、以下の成果が得られた。
酸化物ナノシート積層薄膜は、非常に高速な電極特性と、曲げ変形時でも導電率の変化が小さい特性を発現した。電極と固体電解質をすべてナノシート積層薄膜で構成することにより、曲げ変形時にも容量変化がないフレキシブル蓄電特性をもつプロトン電池の作製に成功した。また、リチウムイオン電池では、小サイズナノシートの積層膜を固体電解質として用いた電池が大容量となる構造設計指針が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで無機材料で得ることはできなかった曲げ変形に対して柔軟な構造体が、酸化物ナノシートの積層体で得られたことにより、新たな材料科学の展開が期待される。電極、電解質の両者にシート積層薄膜を用いることにより得られる全固体フレキシブル蓄電素子は、多様なフレキシブル電子デバイスの電源として利用できる。それらの開発は、使用場所を問わない安全・安心な情報処理、エネルギー高効率利用の基盤技術として、将来の社会の発展に貢献する意義をもつ。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Ni-Co-Mn Oxyhydroxide Nanosheets with a Semiconductor-like Electronic Structure2019

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, K. Shimamoto, M. Miyayama
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 92 号: 2 ページ: 352-358

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180221

    • NAID

      130007592248

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and electrode properties of novel redoxable nanosheets of Mn–Ni oxide with and without vacancy defects2017

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, M. Miyayama
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 125 号: 4 ページ: 293-298

    • DOI

      10.2109/jcersj2.16242

    • NAID

      130005530348

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural distortion in MnO2 nanosheets and its suppression by cobalt substitution2017

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, M. Miyayama
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 7 号: 10 ページ: 295-303

    • DOI

      10.3390/nano7100295

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 酸化マンガンナノシートの多孔構造と触媒特性2020

    • 著者名/発表者名
      飯塚宗春、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第58回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 合成法の異なる酸化ルテニウムナノシートの局所構造と電極特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      福田雅貴、冨士田 崚、鈴木 真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Flexible All-solid Proton Batteries made of Restacked Inorganic Nanosheets2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama
    • 学会等名
      Asian Advanced Materials Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分散液状態で用いる酸化マンガンナノシートの触媒特性2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚宗春、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物正極/ポリマー負極を用いたフレキシブルプロトン電池の作製と評価2019

    • 著者名/発表者名
      大畑 暁、 鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Flexible all-solid proton batteries using inorganic nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama
    • 学会等名
      Electroceramics XVI
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxide nanosheets: Preparation, Properties and Applications for energy-related devices2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama
    • 学会等名
      5th Global Nanotechnology Congress and Expo.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フレキシブルプロトン電池用ポリマー電極の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      大畑 暁、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機系活物質を用いたフレキシブルプロトン電池用ポリマー電極の設計2018

    • 著者名/発表者名
      大畑 暁、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 酸化ルテニウムナノシート極薄膜および積層薄膜の電気化学特性2018

    • 著者名/発表者名
      冨士田崚、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第56回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノシートを用いた全固体プロトン二次電池の蓄電特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      内田健太郎、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第56回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] モンモリロナイトナノシート電解質を用いた薄膜型全固体リチウムイオン電池の電極/電解質系面設計2018

    • 著者名/発表者名
      米田裕貴、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第56回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 粘土ナノシートを電解質に用いた薄膜リチウムイオン電池2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 虫食い状酸化マンガンナノシートの合成2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 単層及び数層の酸化ルテニウムナノシートにおけるプロトンによる電気化学反応特性2017

    • 著者名/発表者名
      冨士田崚、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都八王子市)
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] (Ni,Co,Mn)系酸化物ナノシート積層膜の電極特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      内田 健太郎、鈴木 真也、宮山 勝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2017年年会
    • 発表場所
      日本大学(東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートを用いた全固体電気化学キャパシタの作製と耐曲げ変形特性2017

    • 著者名/発表者名
      本宮徹也、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Flexible all-solid electrochemical capacitors composed of inorganic nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama
    • 学会等名
      13th Annual Conference on Materials Science, Metal and Manufacturing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation and evaluation of all-ceramic thin-film lithium ion batteries using montmorillonite nanosheets electrolyte2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yoneda, Shinya Suzuki, Masaru Miyayama
    • 学会等名
      2017 MRS FALL MEETING & EXHIBIT
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] (Ni1/3Co1/3Mn1/3)OOHナノシートの合成とその電気化学特性2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木真也、島本賢登、宮山 勝
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートを用いたフレキシブルな全固体プロトン二次電池の作製2017

    • 著者名/発表者名
      内田健太郎、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] プロトン電解液中での酸化ルテニウムナノシート極薄膜電極の電気化学特性2017

    • 著者名/発表者名
      冨士田崚、鈴木真也、宮山 勝
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] プロトン二次電池の全固体化と曲げ変形特性2017

    • 著者名/発表者名
      宮山 勝、内田健太郎、鈴木真也
    • 学会等名
      第37回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートを用いたフレキシブル全固体プロトン電池2017

    • 著者名/発表者名
      宮山 勝
    • 学会等名
      電気学会フレキシブルコーティング研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] All-Solid Thin-Film Electrochemical Capacitors Composed of Restacked Inorganic Nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama
    • 学会等名
      6th Annual World Congress of Nano Science & Technology-2016
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thin-film type Protonic Electrochemical Capacitors with Metal-oxide Nanosheet Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Masaru Miyayama and Shinya Suzuki
    • 学会等名
      Global Forum on Adv. Mater. Tech. for Sustainable Development
    • 発表場所
      Tronto, Canada
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 水平配置電極型全固体電気化学キャパシタ2017

    • 発明者名
      宮山 勝、鈴木真也、本宮徹也
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-000969
    • 出願年月日
      2017-01-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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