| 研究課題/領域番号 |
20K14678
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
三好 智也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (90809641)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 液晶 / 振動発電 / グラフェン / 環境発電 / エネルギーハーベスティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
振動や温度差など周囲の環境から電力を取り出して無線センサネットワークなどに有効活用する環境発電技術が注目されているが，発電出力の小ささが大きな課題となっている．
その中で機能性液体として液晶を用いることによる高出力環境振動発電用途が台頭してきており，振動や温度変化など外部刺激に対する高い電気的応答性が液晶材料に求められている．
そこで本研究では，グラフェンドーピングによる巨大な誘電特性や外場との相互作用による物性制御の可能性に着目し，大出力の環境発電の実現に資するグラフェンと液晶のダイナミクスを解明する．
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| 研究成果の概要 |
誘電異方性と流動性を併せ持つ液晶は、MEMSトランスデューサへの応用が近年注目されている。一例として、静電型エレクトレット振動エネルギーハーベスタの電極間ギャップにネマチック液晶を挿入することで2桁の高出力化が可能な中、外部場が存在する状態での振動流中における分子配向や誘電特性の動的応答を調べる必要がある。液晶の配向と誘電特性を同時に評価するために、強磁場印加のための高アスペクト比・ブリッジ構造チャネルシリコンマイクロ流体デバイスを作製した。ネマチック液晶として5CBを用い、定常層流と振動層流を与えたときのインピーダンス計測を行いその誘電特性を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
環境発電は，周囲の環境に薄く広く存在するエネルギーを回収して小電力電子デバイスを動作させる技術であり，Society 5.0の共通基盤技術としてIoTの社会実装に向けたメンテナンスフリーの自立電源として大きな期待が寄せられている．
小型振動発電の高出力化に寄与する本研究により、電池交換不要な無線センサノードの実現が促進され、構造ヘルスモニタリング，セキュリティ，ウエアラブルデバイスなどへの応用によるサステナブルな社会の実現に貢献できると考える。
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