| 研究課題/領域番号 |
20K20539
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
野田 祐樹 大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (30784748)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
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| キーワード | 振動 / 生体模倣 / 摩擦帯電 / ナノワイヤ / コンクリート構造物 / 社会実装 / 帯電 / 金属ナノワイヤ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多くのコンクリート構造物は施工から50年以上が経過し、崩落や倒壊などの対策が急務である。そのためには劣化の進捗状況を振動センサで常時モニタリングする必要があるが、既存のセンサではコストや感度の面で困難である。一方で生体の優れた聴覚構造を模倣することで高感度で低コストな振動センサを作製可能である。本研究の目的は、聴覚を司る蝸牛殻をモデルとした振動センサを作製し、これを建築物や交通インフラにおけるコンクリート構造物の劣化を診断するための振動センサとして社会実装を行うことである。作製、実装および劣化判定まで行うことで、重篤な事故を事前に把握、予防できる未来の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
劣化したコンクリート構造物を多点・常時観測を行なう為の新しい動作原理に基づく２種の振動センサの開発を行なった。摩擦帯電ナノ発電型振動センサにおいては安定な金ナノワイヤを素子の電極として用いることで、摩擦帯電の原理を応用した振動センサを開発した。金ナノワイヤ表面のみに有機高分子をコーティングする技術を開発したことで摩擦帯電の原理に基づく機械的動作ー電気信号変換が可能であることを示した。共振型振動センサにおいては共振現象を振動センサの動作原理とすることで、高い加速度線形性と低いカップリング誤差を実現した。さらに従来の圧電素子と比較して極めて高い信号純度を有する振動情報を獲得することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
開発した摩擦帯電ナノ発電型、共振型振動センサの2種の振動センサは動作原理の観点で新規性が高いのみならず、社会実装を前提として安定、安全、安価な材料を用いて創成された。摩擦帯電ナノ発電型振動センサにおいては金からなるナノワイヤを電極として活用することに成功し、これにより長期安定性と低い環境負荷を満たしたセンサの実現が期待できる。共振型振動センサにおいては加速度の線形性やカップリング誤差など、振動センサに求められる基本性能を満たすだけでなく、1000円以下の安価な材料費で作製することができる。これらによりコンクリート構造物の劣化状況を常時モニタリングできる高度な情報化社会の実現が期待できる。
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