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フレキシブル圧電・磁歪複合材料の設計・開発と環境発電IoTシステムへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 21J10839
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東北大学

研究代表者

王 真金 (2021)  東北大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

特別研究員 王 真金 (2022)  東北大学, 環境科学研究科, 特別研究員(PD)
研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードComposite manufacturing / Spin coating / Piezoelectric composite / Energy-harvesting
研究開始時の研究の概要

We are concentrated on the development of low cost, light, eco-friendly, flexible energy harvester for the sensors. Energy harvesting is the use of ambient energy already present in the environment, such as wind, heat, and water drop and converting them into usable electrical energy. Devices capable of energy harvesting mean connection to a typical electrical outlet or a typical battery is unnecessary,thereby allowing the devices to require less maintenance and be potentially wireless.Our goal is fabricating the energy harvester which can supply power to the sensors independently.

研究実績の概要

This year, I continued to study the flexible piezoelectric composites for energy-harvesting. Barium titanate (BaTiO3, BTO) and poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymers (P(VDF-TrFE)) were used to create a functionally graded, flexible piezoelectric material. The new production method increases output voltage during bending by 15 times and increases figure of merit (FoM) by 3.2 times. This study proposes a novel method for utilizing piezoelectric material to extract energy from human motion. I composed an academic paper based on these findings and submit it to a academic journal; the manuscript is currently undergoing review. In addition, I have attended international and domestic conferences and presented the most recent findings of this study to other researchers.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] A novel manufacturing method and structural design of functionally graded piezoelectric composites for energy-harvesting2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenjin、Maruyama Kohei、Narita Fumio
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 214 ページ: 110371-110371

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2021.110371

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Energy-Harvesting Functionally Graded Piezoelectric Composite Material Improvement Via Manufacturing Process Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Zhenjin Wang
    • 学会等名
      16th International Symposium on Functionally Graded Materials (FGM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高耐久性傾斜機能構造を有する環境発電用圧電複合材料2022

    • 著者名/発表者名
      王 真金
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アディティブスピンコーティングによる高分子/セラミックス系圧電傾斜機能材料の開発2022

    • 著者名/発表者名
      成田 史生
    • 学会等名
      第 31 回 傾斜機能材料国内シンポジウム FGMs2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 発電用複合材料および発電用複合材料の製造方法2021

    • 発明者名
      王真金、丸山衡平、成田史生
    • 権利者名
      王真金、丸山衡平、成田史生
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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