| 研究課題/領域番号 |
20K05616
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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35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
奥崎 秀典 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60273033)
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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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | フレキシブルセンサ / ソフト電極 / 導電性高分子 / イオン液体 / 無電源 / イオンゲル / PEDOT:PSS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高導電性ソフト電極によるフレキシブル無電源マルチセンサの開発を目的とする。具体的には、①高導電性PEDOT:PSSの合成、②新規イオンゲルの作製、③導電性高分子／イオンゲルの複合化によるフレキシブル無電源マルチセンサの開発とメカニズム解明に焦点を絞る。最終的に電気伝導度1200 S/cm以上の高導電性高分子電極を開発し、加速度（電荷 >40 nC/(m/s2)）と変位（電圧 >5 mV）を同時に出力可能なフレキシブル無電源マルチセンサを実現するとともに、IoTや医療・介護・福祉デバイスの開発に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
さまざまな重合温度でPEDOT:PSSを酸化重合により合成した。重合温度の低下とともに電気伝導度は上昇し、0℃で最高1257 S/cmに達した。また、EMI-TFSIとTPUは高い相溶性を示し、透明かつ均質なイオンゲルが得られた。PEDOT:PSS/イオンゲルからなるフレキシブルセンサを作製したところ、屈曲変位と発生電圧、屈曲速度と発生電荷の間に強い相関が見られ、マルチセンサとして機能することがわかった。さらに、電圧発生のメカニズムがピエゾイオン効果に基づくことが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究における高導電性ソフト電極によるフレキシブル無電源マルチセンサは、不揮発性かつイオン伝導性に優れたイオン液体を用いるため、優れた安定性と耐久性が期待できる。しかも、独自に合成した高導電性高分子をフレキシブル電極として用いる点に学術的・技術的意義がある。実際、従来のセンサは電極にCNTやグラフェン、CBを用いており、電気伝導度が低いだけでなく電極が硬く変形しにくいといった課題があった。本研究において、センサ応答を直接電荷や電圧として出力できれば、無電源センサの実現が可能である。さらに、一つのセンサで複数の情報を同時に出力するマルチセンサは、センサ数の削減に貢献できるなど社会的意義も大きい。
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