| 研究課題/領域番号 |
22K04692
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
楠 正暢 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (20282238)
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| 研究分担者 |
杉本 俊之 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10282237)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | エレクトレット / ハイドロキシアパタイト / 配向制御 / 環境発電 / 電子注入 / OH-基配向 / 薄膜 / 一軸配向アパタイト / 一軸配向 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ハイドロキシアパタイト(HAp)はエレクトレット材料として機能することが報告されている。ここでは多結晶HApが結晶粒界や結晶欠陥をパスとして高温でのみイオン伝導する性質をもつため、その状態で電界を加え、分極した後に冷却して電荷固定をすることにより実現したものであると説明されている。これに対し本研究では、c軸方向に一軸配向させたHAp結晶膜を用い、それが有する結晶学的な異方性を原理として分極を生じさせ、従来の多結晶HApよりも電荷保持力の高いHApエレクトレットを開発し、バッテリーフリーデバイスを実現するための超小型発電用素子の候補となり得るかを検討する。
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| 研究成果の概要 |
高性能エレクトレット開発を目指し、配向制御ハイドロキシアパタイト(HA)を用いた2つの電荷固定法を検討した。第一に、c軸配向HA薄膜への電子直接注入法により、負極性で長期安定なエレクトレットの作製に成功した。表面電位測定の結果、従来法を凌駕する電荷密度を持つ可能性が示された。第二に、HA結晶のOH-基配向制御による新規原理を試みたが、表面電位は0Vだった。この結果は、OH-基の配向・固定化の不完全さ、または試料の構造上分極が外部電界として検出困難である可能性を示唆していた。後者の検証には、今後、微視的評価法の導入が必要である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、環境発電応用を目指す高性能エレクトレット開発のため、配向制御ハイドロキシアパタイト(HA)に新しい電荷固定法を試みた。学術的には、HAへの電子直接注入により従来性能を凌駕しうる安定エレクトレットを実現し、HA材料科学に新展開をもたらした。さらにOH-基配向制御という独創的原理を提案・検証し、次世代材料設計に指針をもたらした。社会的には、本成果が高効率発電素子に繋がり、IoTセンサー等の電源自立化を促進する。この研究がさらに発展すれば、充電不要デバイスが普及し、スマート社会構築に貢献できる。
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