| 研究課題/領域番号 |
20H02095
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
鈴木 孝明 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (10378797)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | ナノマイクロメカトロニクス / MEMS / IoT / 振動発電 / 圧電 / 摩擦帯電 / メタマテリアル / マイクロ・ナノデバイス / マイクロナノメカトロニクス / マイクロナノデバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ワイヤレス分散配置型の次世代IoT(Internet of Things)においては、メンテナンスフリーとするためのセンサノード用の環境発電技術が必須となる。本研究では、独自の微細加工技術である3次元リソグラフィにより作製するメカニカルメタマテリアル構造を用いて、低周波数・広帯域で効率良く発電するウエアラブル小型振動発電デバイスを開発する。自然界の材料では得ることが難しい特性を構造で得るメタマテリアル構造コンプライアントメカニズムの設計原理を構築し、機械的特性を任意に設計可能なデバイスにより、人体活動のランダム性の高い微小振動エネルギを電気エネルギに高効率に変換する振動発電技術を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ワイヤレス分散配置型の次世代IoT(Internet of Things)においては、メンテナンスフリーとするためのセンサノード用の環境発電技術が必須となる。本研究では、独自の微細加工技術である3次元リソグラフィにより作製するメカニカルメタマテリアル構造を用いて、低周波数・広帯域で効率良く発電するウエアラブル小型振動発電デバイスを開発した。自然界の材料では得ることが難しい特性を得るメタマテリアル構造を用いた設計原理を構築するとともに、機械的特性を任意に設計可能なデバイスにより、人体活動のランダム性の高い微小振動エネルギを電気エネルギに高効率に変換する振動発電素子を複数製作した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メタマテリアルに関する研究は、主に電磁気学や光学の分野で急進している一方で、機械工学的なメタマテリアル（メカニカルメタマテリアル）に関する研究は、その基礎的な材料力学的特性に関する検討が多く、その構造を実際にデバイスに組み込んだ例はいまだ少ない。その中で、本研究の成果である論文では、メカニカルメタマテリアルを振動発電デバイスに応用し、そのコンセプトを実際に製作したデバイスで実証した最初の例として、スマートマテリアル系の総説論文などで紹介されるなどその学術的意義は高い。また、これらの構造や設計理論は、既存のMEMSデバイスの性能改善にも貢献できる可能性があり、現在、企業との共同研究も進めている。
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