| 研究課題/領域番号 |
21K18879
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 九州工業大学 |
|---|
研究代表者 |
宮崎 康次 九州工業大学, 大学院工学研究院, 特任教授 (70315159)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
|
|---|
| キーワード | 摩擦帯電 / 摩擦帯電発電 / エネルギーハーベスティング / トライボエレクトリック発電 / 表面電荷密度 / 薄膜 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
摩擦によって生じる静電気を使って発電する技術開発とメカニズム解明に取り組む．摩擦で物質を帯電させるため，摩擦帯電を理解する必要があるが，現状は経験的に帯電列といったプラスからマイナスにまで帯電のしやすさによって羽毛などの物質が並べて整理されている程度である．トライボエレクトリック発電デバイス出力をローター材料の選定といった物性，サイズ，形状，水分有無，回転数，トルクといった性質にわけて調べ，デバイスの高効率化と小型化に取り組む．
|
| 研究成果の概要 |
トライボエレクトリック発電と摩擦帯電列の関係，回転数と摩擦トルクといった入力と発電量，発電機のサイズ依存性やブレード枚数の発電出力の関係を調べた．理想的なモデルでは，発電量と発電機の面積は比例し，ブレード枚数と回転数の積と発電量は比例する．さらに摩擦トルクが増加すれば，発電機への入力が増えるため，摩擦トルクと発電量も比例する．しかしいずれの条件下においても効率よく発電できる条件が存在した．特に摩擦トルクについては，効率よく発電できる値に上限があり，摩擦帯電現象に寄与しない過剰な摩擦力が存在した．摩擦帯電系列も回転型トライボエレクトリック発電機の発電量のすべてを説明できる指標とはならなかった．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メカニズムに踏み込まず発電量の報告にとどまるトライボエレクトリック発電について，発電機のサイズや材質，使用条件を系統的に変化させて発電量を調べ，表面帯電メカニズム解明を試みた．その結果，発電に関わる表面帯電に対して，効率よく帯電させる摩擦力が存在し，それ以上の摩擦は表面帯電に関わらないことが明確となった．さらに摩擦帯電列が発電機設計の指針とされてきたが，摩擦帯電列では発電量の大小すら決定できないことも明らかとした．
|
