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Nanoengineered nanochannels for energy harvesting of low-grade waste heat

研究課題

研究課題/領域番号 20K15147
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関東北大学

研究代表者

グエン・ヴァン トゥアン  東北大学, 工学研究科, 准教授 (30795117)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードNanochannels / Energy harvesting / IoT sensing systems / Thermoelectric generator / Energy conversion / Thermoelectric materials / Nanofluidic transport / Anodized aluminum oxide / Ionic nanofluidic / MACE / TEGs
研究開始時の研究の概要

Several energy harvesting systems have been developed to collect energy from ambient energy sources, such as sunlight, vibration and heat.These systems pose advantages and disadvantages. Herein, a novel concept of a combination between fluidic transport in nanochannels and thermal charging of metal oxide material is proposed which expect to generate a higher output voltage as well as the electrical power.

研究成果の概要

この研究では、温度勾配によって誘導されたナノチャネル内のイオンナノ流体輸送に基づく熱電変換を実証しています。シリコン(Si)基板と酸化アルミニウム(Al2O3)膜において、2種類の高周期性と高アスペクト比を持つナノチャネルが作製されました。シリコンナノチャネルは、直径100 nm、高さ300 μmの寸法で、金属支援化学エッチングプロセス(MACE)によって作製され、一方、直径10 nm、高さ3 μmのナノチャネルは、陽極酸化アルミニウム(AAO)プロセスによりAl2O3;膜に作製されました。さらに、新しい熱ナノ流体エネルギー収集のアプローチが提案され、実施されました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The harvested power in this work could be used as a green energy source to power wireless IoT sensing systems. Between 2020 and 2023, I published 15 peer-reviewed journal articles, 1 book chapter and result achievement has been presented at over 10 international conferences.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 20件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] A Large-Stroke 3-DOF Micromirror With Novel Lorentz Force-Based Actuators Utilizing Metallic Glass Thin Film2024

    • 著者名/発表者名
      Ou Chuan-Hui、Van Toan Nguyen、Tsai Yao-Chuan、Voiculescu Ioana、Toda Masaya、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Microelectromechanical Systems

      巻: 33 号: 1 ページ: 46-53

    • DOI

      10.1109/jmems.2023.3337333

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoengineered micro-supercapacitors based on graphene nanowalls for self-powered wireless sensing system2024

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Sui Hongtao、Li Jinhua、Tuoi Truong Thi Kim、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Energy Storage

      巻: 81 ページ: 110446-110446

    • DOI

      10.1016/j.est.2024.110446

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrodeposited Bismuth Telluride Nanocomposite Thermoelectric Film with Improved Graphene Deposition2023

    • 著者名/発表者名
      Khairul Fadzli Samat, Muhammad Afiff Alias, Nuraiham Mohamed, Mohd Warikh Abd Rashid, Mohd Asyadi Azam, Nguyen Van Toan, Takahito Ono, Alicja Klimkowicz, Akito Takasaki
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Research in Applied Mechanics

      巻: 111 ページ: 161-172

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-powered wireless sensing system driven by daily ambient temperature energy harvesting2022

    • 著者名/発表者名
      Thi Kim Tuoi Truong、Van Toan Nguyen、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 311 ページ: 118679-118679

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2022.118679

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra-flexible thermoelectric generator based on silicone rubber sheet and electrodeposited thermoelectric material for waste heat harvesting2022

    • 著者名/発表者名
      Toan Nguyen Van、Tuoi Truong Thi Kim、Sui Hongtao、Trung Nguyen Huu、Samat Khairul Fadzli、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Reports

      巻: 8 ページ: 5026-5037

    • DOI

      10.1016/j.egyr.2022.03.121

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-performance flexible thermoelectric generator for self-powered wireless BLE sensing systems2022

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Kim Tuoi Truong Thi、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 536 ページ: 231504-231504

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2022.231504

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoengineered nanochannels for thermally ionic nanofluidic energy harvesting2022

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Tuoi Truong Thi Kim、Inomata Naoki、Hasnan Megat Muhammad Ikhsan Megat、Toda Masaya、Voiculescu Ioana、Said Suhana Mohd、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Conversion and Management

      巻: 264 ページ: 115760-115760

    • DOI

      10.1016/j.enconman.2022.115760

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Micro-heat sink based on silicon nanowires formed by metal-assisted chemical etching for heat dissipation enhancement to improve performance of micro-thermoelectric generator2022

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Ito Keisuke、Tuoi Truong Thi Kim、Toda Masaya、Chen Po-Hung、Sabri Mohd Faizul Mohd、Li Jinhua、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Conversion and Management

      巻: 267 ページ: 115923-115923

    • DOI

      10.1016/j.enconman.2022.115923

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Highly enhanced thermoelectric and mechanical properties of Bi2Te3 hybrid nanocomposite with inclusion of Pt nanoparticles and SWCNTs2022

    • 著者名/発表者名
      Samat Khairul Fadzli、Li Yijie、Van Toan Nguyen、Azam Mohd Asyadi、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research

      巻: 37 号: 20 ページ: 3445-3458

    • DOI

      10.1557/s43578-022-00694-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Aluminum doped zinc oxide deposited by atomic layer deposition and its applications to micro/nano devices2021

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Tuoi Truong Thi Kim、Inomata Naoki、Toda Masaya、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-020-80880-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoelectric generator with a high integration density for portable and wearable self-powered electronic devices2021

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Thi Kim Tuoi Truong、Van Hieu Nguyen、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Conversion and Management

      巻: 245 ページ: 114571-114571

    • DOI

      10.1016/j.enconman.2021.114571

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphological Analysis and Properties Evaluation of Electrodeposited Thick BiSbTe Films with Cooperative Interactions among Multiple Additives2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Wei、Van Toan Nguyen、Li Yi Jie、Wang Zhuqing、Ono Takahito、Wang Ruochen
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 168 号: 2 ページ: 022505-022505

    • DOI

      10.1149/1945-7111/abdd7b

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heat storage thermoelectric generator as an electrical power source for wireless Iot sensing systems2021

    • 著者名/発表者名
      Tuoi Truong Thi Kim、Van Toan Nguyen、Ono Takahito
    • 雑誌名

      International Journal of Energy Research

      巻: 45 号: 10 ページ: 15557-15568

    • DOI

      10.1002/er.6774

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation and Evaluation of Silicon Substrate with Highly-Doped Porous Si Layers Formed by Metal-Assisted Chemical Etching2021

    • 著者名/発表者名
      Li Yijie、Van Toan Nguyen、Wang Zhuqing、Samat Khairul Fadzli Bin、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Nanoscale Research Letters

      巻: 16 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1186/s11671-021-03524-z

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of Microfluidic Channels With Thin Si Windows and Trapping Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Toda Masaya、Hayashi Hideki、Toan Nguyen van、Inomata Naoki、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Microelectromechanical Systems

      巻: 30 号: 4 ページ: 560-568

    • DOI

      10.1109/jmems.2021.3076791

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vertically-oriented graphene electrodeposited with MnO2 on native SiO2/Si for high-performance supercapacitor electrodes2021

    • 著者名/発表者名
      Sui Hongtao、Van Toan Nguyen、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 895 ページ: 115507-115507

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2021.115507

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoelectrical properties of silicon substrates with nanopores synthesized by metal-assisted chemical etching2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yijie、Toan Nguyen Van、Wang Zhuqing、Samat Khairul Fadzli、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 31 号: 45 ページ: 455705-455705

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab8fe1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] High Performance Thermoelectric Films with Nanoengineered Electrochemical Process for Micro Thermoelectric Power Generators2020

    • 著者名/発表者名
      Ono Takahito、Van Toan Nguyen、Bin Samat Khairul Fadzli
    • 雑誌名

      ECS Meeting Abstracts

      巻: MA2020-01 号: 19 ページ: 1204-1204

    • DOI

      10.1149/ma2020-01191204mtgabs

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetostrictive Performance of Electrodeposited TbxDy(1?x)Fey Thin Film with Microcantilever Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Shim Hang、Sakamoto Kei、Inomata Naoki、Toda Masaya、Toan Nguyen Van、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 号: 5 ページ: 523-523

    • DOI

      10.3390/mi11050523

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bridged resonator based on assembled Si thin wire2020

    • 著者名/発表者名
      Toda Masaya、Nakamura Taichi、Inomata Naoki、Toan Nguyen Van、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 30 号: 10 ページ: 105015-105015

    • DOI

      10.1088/1361-6439/aba6cc

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental investigation of a thermoelectric generator (TEG) integrated with a phase change material (PCM) for harvesting energy from ambient temperature changes2020

    • 著者名/発表者名
      Tuoi Truong Thi Kim、Toan Nguyen Van、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Reports

      巻: 6 ページ: 2022-2029

    • DOI

      10.1016/j.egyr.2020.07.023

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Liquid and solid states on-chip micro-supercapacitors using silicon nanowire-graphene nanowall-pani electrode based on microfabrication technology2020

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Kim Tuoi Truong Thi、Li Jinhua、Inomata Naoki、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 131 ページ: 110977-110977

    • DOI

      10.1016/j.materresbull.2020.110977

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoelectric generators for heat harvesting: From material synthesis to device fabrication2020

    • 著者名/発表者名
      Van Toan Nguyen、Tuoi Truong Thi Kim、Ono Takahito
    • 雑誌名

      Energy Conversion and Management

      巻: 225 ページ: 113442-113442

    • DOI

      10.1016/j.enconman.2020.113442

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [学会発表] A large-stroke tip-tilt-pistion micromirror with electromagnetic actuators based on metallic glass2023

    • 著者名/発表者名
      Chuan-hui Ou, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 36th International conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autonomous IoT senosrs for infrastructure monitoring2023

    • 著者名/発表者名
      Akane Kobayashi, Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 78th ubiquitous computing system research conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric generators and its applications2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan
    • 学会等名
      Joint workshop National Tsing Hua University and Tohoku University
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IoT sensing systems driven by daily ambient temperature variations2023

    • 著者名/発表者名
      Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Toan, Nguyen Van Hieu and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 4th international conference on engineering physics, MEMS-Biosensors and applications (4th ICEBA 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A power management circuit of Thermoelectric Generator (TEGs) using wakeup-timer IC toward the applications in green agriculture2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Hoang Quan, Ho Thanh Huy, Nguyen Phan Minh Nguyet, Nguyen Van An, Nguyen Chi Nhan, Nguyen Van Toan and Nguyen Van Hieu
    • 学会等名
      The 4th international conference on engineering physics, MEMS-Biosensors and applications (4th ICEBA 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] High density micro-thermoelectric generator based on electrodeposition of Bi2Te3 and Sb2Te32022

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hou Chang, Nguyen Van Toan*, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 35th International conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A large stroke three-degree-of-freedom electromagnetic micromirror with metallic glass springs2022

    • 著者名/発表者名
      Chuan-hui Ou, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      Sensor symposium 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochemical micro methanation device2022

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Kawamura, Takahito Ono, Masaya Toda, Nguyen Van Toan
    • 学会等名
      The 13th micro/nano engineering symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A micromirror driven by electromagnetic force for fourier transform infrared spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Chuan-hui Ou, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 3rd international workshop on engineering physics, IC-MEMS-Sensors and their applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Heat storage thermoelectric generator for wireless IoT sensing systems2022

    • 著者名/発表者名
      Takahito Ono, Nguyen Van Toan, and Truong Thi Kim Tuoi
    • 学会等名
      The 2022 International Meeting for Future of Electron Devices (IMFEDK 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric generator with a high integration density for portable and wearable self-powered electronic devices2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Hieu, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 3rd international workshop on engineering physics, IC-MEMS-Sensors and their applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-powered wireless BLE sensing system driven by low-temperature waste heat2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 7th Southeast Asia Conference on Thermoelectrics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heat storage thermoelectric generator for wireless IoT sensing systems2021

    • 著者名/発表者名
      Truong Thi Kim Tuoi, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 21st International conference on solid-state sensors, actuators and microsystems
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-performance thermoelectric generator for self-powered wireless sensing systems2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, and Takahito Ono
    • 学会等名
      Joint workshop between Tohoku University and National Chiao Tung University
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric power generator for self-powered systems2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, and Takahito Ono
    • 学会等名
      第19回MEMS集中講義 (The 19th MEMS concentration lecture)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric power generator for self-powered wireless IoT sensing systems2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, and Takahito Ono
    • 学会等名
      スマート社会~センサ技術調査専門委員会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High performance micro-thermoelectric generator based on metal doped electrochemical deposition2020

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Van Toan, Truong Thi Kim Tuoi, Khairul Fadzli Samat, Hongtao Sui, Naoki Inomata, Masaya Toda and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 33rd IEEE international conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE-MEMS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon black nanoparticles inclusion in bismuth telluride film for micro thermoelectric generator application2020

    • 著者名/発表者名
      Khairul Fadzli Samat, Yijie Li, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      The 33rd IEEE international conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE-MEMS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A micromirror driven by electromagnetic force for fourier transform infared spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Chuan-Hui Ou, Nguyen Van Toan, and Takahito Ono
    • 学会等名
      33rd International microprocesses and nanotechnology conference (MNC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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