| 研究課題/領域番号 |
20K04447
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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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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
上野 秀樹 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (90301431)
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| 研究分担者 |
岡田 翔 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (90633123)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | マイクロスケールギャップ / 絶縁破壊 / 気中放電 / 沿面放電 / 仕事関数 / 絶縁設計 / マイクロギャップ / 気体放電 / 放電現象 / 誘電体 / マイクロメータギャップ / 静電気放電 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，複雑と考えられる固体誘電体沿面に形成されたマイクロメーターサイズのギャップ中における放電現象とそのメカニズム解明を目的としている。特に，誘電体沿面のマイクロメーターサイズのギャップでは，電極金属のみならず，誘電体表面や金属電極／固体誘電体／気体誘電体の接点である三重点が，放電の発生・進展を支配する電子の供給源として作用する可能性がある。本研究では，これらの点に焦点を当てて，誘電体沿面のマイクロメーターサイズのギャップ中における放電現象とそのメカニズム解明に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
仕事関数など物性の異なる電極材料，誘電体材料を用いて，電極・誘電体表面・三重点からの電子供給がマイクロメータスケールの沿面ギャップにおける放電の開始や進展に及ぼす影響について検討を行った。その結果，ギャップ長によって，気中放電による絶縁破壊から沿面放電絶縁破壊に移行する現象を見出した。静電界解析により，最も高い電界部が，電極先端の場合と三重点の場合があり，マイクロギャップ放電の起点となる初期電子の供給過程，荷電粒子の振る舞いへの影響を解明した。これらの結果とフラッシオーバ電圧等の電気的計測を総合して，詳細な荷電粒子の挙動・状態の解明を図り，マイクロギャップにおける放電メカニズムを提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
複雑な現象である固体誘電体沿面に形成されたマイクロメーターサイズのギャップ中の放電とそのメカニズム解明を行った。特に，誘電体沿面のマイクロメーターサイズのギャップでは，電極金属のみならず，誘電体表面や金属電極／固体誘電体／気体誘電体の接点である三重点が，放電の発生・進展を支配する電子の供給源として作用することを実験的，理論的に示すことができた。この結果は従来明確になっていなかった事象を明確にしたという学術的意義は大きい。また，MEMSに代表される微細化された電子デバイスにおける絶縁設計や絶縁信頼性の確保，サージ保護とそのためのデバイス構築の基礎となる重要な知見を含んでいる。
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