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セルロースナノファイバーを基軸とした発光性ナノシートの創製と機能性デバイス開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14215
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関大分工業高等専門学校

研究代表者

常安 翔太  大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 助教 (40825395)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードペーパーエレクトロニクス / 面発光デバイス / 分散型EL / セルロースナノファイバー / 伝熱特性解析 / 機能性デバイス / ディスプレイ / フレキシブルエレクトロニクス
研究開始時の研究の概要

申請者は、これまで全く着目されていなかった独自のデバイス設計・解析手法により、単一デバイス内での多彩な光学状態の発現やセンシング機能の付与を実証してきた。一方、これらのデバイス設計・解析を通して、電極の不活性化が輝度劣化の一因であることが分かってきた。そこで、本研究ではセルロースナノファイバーを基軸とした発光性ナノシートを創製し、発光層がシールのように再利用可能なステッカー型面発光デバイスの創出を目指す。

研究成果の概要

本研究では、潜在的に素子構造の自由度に優れた分散型電界発光(EL)素子が構築可能な蛍光体粒子とセルロース繊維を複合化した発光性シートを作製し、発光層が再利用可能なステッカー型面発光デバイスを開発した。また、表面粗さがEL特性に与える影響を実験的に評価し、その結果をもとに数値シミュレーションを行い、EL特性の低下は実質的な膜厚の増加によって引き起こされていることが明らかとなった。さらに、高輝度化に伴う高温化を抑制するため、分散型ELを構成する基材への切り紙加工および伝熱異方性フィルムの導入により低温駆動を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々とあらゆる情報をシームレスにつなぐ超スマート社会の実現に向け、各種電子デバイスに関する研究開発が活発化している。従来の電子デバイスは、各部材の劣化度に関わらず全て廃棄する前提でデバイス設計されており、世界的に気運が高まる持続可能な社会の達成に向けた喫緊の課題である。これに対し本研究は、これまでに蓄積した知見をもとに「発光層の再利用」という革新的な機能性の付与に成功しており、広範な分野に波及効果が期待される。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Phthalate-based Electrochromic Device Using a Cellulose Substrate Enabling a Form of Reflective Representation As Designed2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuha MIYAKO, Kaito TODA, Takayuki UCHIDA, Toshifumi SATOH, Shota TSUNEYASU
    • 雑誌名

      Bulletin of the Society of Photography and Imaging of Japan

      巻: 33 号: 1 ページ: 7-9

    • DOI

      10.11454/ephotogrst.33.1_7

    • ISSN
      2188-9937
    • 年月日
      2023-03-02
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal Diffusion Films with In-Plane Anisotropy by Aligning Carbon Fibers in a Cellulose Nanofiber Matrix2022

    • 著者名/発表者名
      Uetani Kojiro、Takahashi Kosuke、Watanabe Rikuya、Tsuneyasu Shota、Satoh Toshifumi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 14 号: 29 ページ: 33903-33911

    • DOI

      10.1021/acsami.2c09332

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 分散型電界発光デバイスの最新動向2022

    • 著者名/発表者名
      常安 翔太、佐藤 利文
    • 雑誌名

      日本印刷学会誌

      巻: 59 号: 3 ページ: 131-135

    • DOI

      10.11413/nig.59.131

    • ISSN
      0914-3319, 1882-4935
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Kirigami-processed cellulose nanofiber films for smart heat dissipation by convection2021

    • 著者名/発表者名
      Uetani Kojiro、Kasuya Keitaro、Wang Jiahao、Huang Yintong、Watanabe Rikuya、Tsuneyasu Shota、Satoh Toshifumi、Koga Hirotaka、Nogi Masaya
    • 雑誌名

      NPG Asia Materials

      巻: 13 号: 1 ページ: 62-62

    • DOI

      10.1038/s41427-021-00329-5

    • 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
  • [学会発表] Correlation between EL Characteristics and Substrate Surface Roughness in Top-Emission Powder EL Devices2022

    • 著者名/発表者名
      Rikuya Watanabe, Kojiro Uetani, Shota Tsuneyasu, Nobuyuki Nakayama, Toshifumi Satoh
    • 学会等名
      The 29th International Display Workshops (IDW'22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放熱性能改善に基づく分散型電界発光デバイスの高機能化2022

    • 著者名/発表者名
      常安翔太、渡部陸矢、上谷幸治郎、佐藤利文
    • 学会等名
      画像関連学会連合会第8回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] スリット加工を用いた分散型ELデバイスの伝熱特性解析2022

    • 著者名/発表者名
      常安翔太
    • 学会等名
      第3期物質・デバイス領域共同研究拠点キックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] セルロース基板中におけるフタル酸エステル誘導体のエレクトロクロミック特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      都隆羽、常安翔太、佐藤利文
    • 学会等名
      2022年度日本写真学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多機能デジタルサイネージ実現に向けた分散型電界発光デバイス開発2022

    • 著者名/発表者名
      常安翔太
    • 学会等名
      第12回九州パワーアカデミー研究部会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トップエミッション分散型ELにおける基材の表面粗さとEL特性の関係評価2022

    • 著者名/発表者名
      渡部陸矢、高橋宏輔、上谷幸治郎、常安翔太、佐藤利文
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] トップエミッション型分散型ELデバイスの基板表面粗さがEL特性に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      渡部陸矢、上谷幸治郎、常安翔太、中山信行、佐藤利文
    • 学会等名
      第129回日本画像学会研究討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 基板の透過率および表面粗さが分散型ELの特性に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      渡部陸矢、竹田直樹、春谷慶太朗、高橋宏輔、上谷幸治郎、常安翔太、佐藤利文
    • 学会等名
      第127回日本画像学会研究討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースナノファイバーフィルムの切り紙加工による熱放散2021

    • 著者名/発表者名
      上谷幸治郎、春谷慶太朗、Wang Jiahao、Huang Yintong、渡部陸矢、常安翔太、佐藤利文、古賀大尚、能木雅也
    • 学会等名
      第28回セルロース学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] High Luminance Bottom-Emission Type Powder EL Device with High Transparent Substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Rikuya Watanabe、Naoki Takeda、Keitaro Kasuya、Kosuke Takahashi、Kojiro Uetani、Shota Tsuneyasu、Toshifumi Satoh
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Imaging 2021 (ICAI 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-01-30  

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