| 研究課題/領域番号 |
19H00733
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
成田 史生 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10312604)
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| 研究分担者 |
川上 祥広 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 主任研究員 (20527361)
荒木 稚子 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40359691)
栗田 大樹 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40643226)
森 孝太郎 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40712740)
宮本 直人 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60400462)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2020年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2019年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
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| キーワード | マルチスケール材料力学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 強誘電材料システム / 高分子系複合材料 / 電磁場-力学場相互干渉 / 振動発電 / スマート材料・構造 / 電場・温度場・力学場相互干渉 / 材料力学 / 圧電材料 / 磁歪材料 / 複合材料 / 材料力学設計 / 圧電効果 / 磁歪効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，特殊な温度（極低温～高温）変化・履歴や微小振動・衝撃を電磁エネルギーに変換するための基盤技術を創出し，温度・振動発電複合材料を開発することを目的とする．具体的には，物性値温度依存性やマイクロ・ナノ構造，添加元素，熱処理温度・時間等を考慮した圧電・磁歪材料力学に基づくマルチスケール・マルチフィジックス数値シミュレーション法を確立し，複合材料のマイクロ・ナノ構造制御を起点とした素子開発技術と協働することで，様々なモノに貼ることのできる軟らかくて強靱な圧電・磁歪フィラー分散ポリマー複合材料の開発を試み，温度・振動発電性能を解明・制御する．
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| 研究成果の概要 |
圧電・磁歪材料力学に基づくマルチフィジックス数値シミュレーション法を確立し，複合材料のマイクロ・ナノ構造制御を起点とした素子開発技術と協働することで，様々なモノに貼ることができる軟らかくて強靱な圧電・磁歪フィラー分散複合材料の開発を試み，電磁力学特性とエネルギー変換機能を解明した．そして，最適な作製条件や構造を見出し，高効率な環境発電デバイスの設計指針を提供した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本成果は，電磁材料力学，複合材料工学，エネルギー変換工学を融合した学際領域学術体系の確立と応用に資する点で重要な意義を有し，機能材料・構造とエネルギー・環境を融合した新しい学際領域学術体系の確立が期待される．また，環境発電デバイスの設計指針を提供することが可能となり，最適設計されたエネルギー変換デバイスにより，IoT機器の動作に合わせた電力供給を実現する環境発電ユニットが社会実装でき，経済・社会的影響は多大である．
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