| 研究課題/領域番号 |
21H01240
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
谷 弘詞 関西大学, システム理工学部, 教授 (40512702)
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| 研究分担者 |
呂 仁国 関西大学, システム理工学部, 教授 (90758210)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | トライボロジー / トライボケミカル反応 / 摩擦発電 / イオン液体 / 帯電 / DLC / 静電気 / 振動発電 / 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 |
振動発電は身近な振動や動きから発電を行う汎用性の高い技術であり，その応用はIoT（Internet of Things）向けの電源用途など極めて多岐に渡る．本研究では，申請者が提案する摩擦発電式振動発電技術において，実用的なデバイスの構造を確立し，摩擦発電機として世界最高レベルの発電量を達成することを目標とする．具体的には(1)帯電フィルムの帯電電荷密度増加のための樹脂材料・構造の検討，(2)イオン液体の極微量添加による摩擦発電出力の向上，(3)帯電による高電場中におけるトライボロジー現象を明らかにする
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| 研究成果の概要 |
摩擦発電機の発電出力を向上することと，それを用いた摩擦発電機の実用的デバイス構造を提案することを目標として研究を行い以下のことを明らかにした．(1)イオン液体をPVDFフィルムに10-20ppmの添加することで，摩擦帯電電荷の電荷密度が増加して摩擦発電出力が2倍以上増加すること，イオン液体添加PVDFフィルムをポーラスにすることで発電量を2倍とすることが可能であることが分かった．(2)試作した摩擦発電機を200Gの衝撃を与える加速試験を行った．約10×106回の接触・分離に相当する回数においても，帯電フィルムの著しい摩耗は見られなかったため，摩擦発電機としての耐久性は十分にあると判断された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって見出したイオン液体添加ならびにポーラス化による摩擦発電機の出力向上によって，出力を約4倍にする指針を見出すことが出来たことは画期的である．これにより摩擦発電機の実用化に大きく貢献できると考えられる．また，厳しい加速試験でその耐久性についても確認できた．さらに，摩擦中に摩擦面から発生するトライボ電子を用いて，電場によって摩擦生成物の生成をコントロールすることが出来ることを示した．このことは電場による摩擦係数のコントロール可能性を示しておりトライボロジーにおける新しい知見と考えられる．
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