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スマート材料のシステム論的モデル化による高効率エナジーハーベスティング

研究課題

研究課題/領域番号 26420174
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関名古屋大学

研究代表者

高木 賢太郎  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60392007)

研究分担者 安積 欣志  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, グループ長 (10184136)
井上 剛志  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273258)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードスマート材料 / エナジーハーベスティング / イオン導電性高分子 / 誘電エラストマー / 電磁アクチュエータ
研究成果の概要

微小発電やエネルギー回生を応用目的に,スマート材料のモデリングについて研究を行った.本課題の特色は,対象とする材料や素子を入出力のあるシステムとして系統的に数理モデルを構築し,得られたモデルをもとにシミュレーションや設計に活かすことにある.
イオン導電性高分子(IPMC)センサについて,電圧発生を表す物理モデルの構築・実験を行い,さらにそのモデルの簡単化に成功した.誘電エラストマーを用いた発電では,SPCと呼ばれる回路の動作原理解明と最適設計法を示した.そして,電磁トランスデューサについて,新たな分布定数インピーダンスモデルの構築と,センサを用いないパラメータ推定手法を提案した.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Xi'an Jiaotong University(China)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Auckland University(New Zealand)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of cation on electrical responses of ionic polymer-metal composite sensors at various ambient humidities2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhu, T. Horiuchi, K. Takagi, J. Takeda, L. Chang, K. Asaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 120 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4961732

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A mathematical model for self priming circuits: getting the most from a dielectric elastomer generator2016

    • 著者名/発表者名
      P. Illenberger, K. Takagi, H. Kojima, U. Madawara, I. Anderson
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Power Electronics

      巻: - 号: 9 ページ: 6904-6912

    • DOI

      10.1109/tpel.2016.2627046

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-physical model of cation and water transport in ionic polymer-metal composite sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhu, L. Chang, T. Horiuchi, K. Takagi, A. Aabloo, K. Asaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.4944647

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ARBITRARY ORDER SIMULATION WITH A SIMPLIFIED MULTI-PHYSICAL MODEL OF IPMC SENSOR2017

    • 著者名/発表者名
      J. Takeda, K.Takagi, Z. Zhu, K. Asaka
    • 学会等名
      ASME ICM&P
    • 発表場所
      Los Angels
    • 年月日
      2017-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on simplification of a multi-physical model of IPMC sensor generating voltage as sensing signal2017

    • 著者名/発表者名
      J. Takeda, K.Takagi, Z. Zhu, K. Asaka
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures/NDE 2017
    • 発表場所
      Portland
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy harvesting by dielectric elastomer generator and self-priming circuit: verification by radio transmission2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikegame, K. Takagi, T. Ito, H. Kojima, H. Yoshikawa
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures/NDE 2017
    • 発表場所
      Portland
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IPMC センサの物理原理に基づく状態空間モデルに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      武田 惇,高木 賢太郎, 朱 子才,安積 欣志
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2016)
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 誘電エラストマーを用いたエナジーハーベスティング:無線送信による実証2016

    • 著者名/発表者名
      池亀 透, 高木 賢太郎, 伊藤 貴雅, 小嶋 宏紀,吉川 均
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2016)
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 仮想アドミタンス回路による圧電シャント制振のための電圧‐電荷変換回路の安定性について2016

    • 著者名/発表者名
      一藁 秀行,高木 賢太郎, 池亀 透
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2016)
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電磁トランスデューサのインピーダンスのモデル化に関する一考察: 離散化された渦電流を考慮した集中定数モデルの導出2016

    • 著者名/発表者名
      池亀 透, 高木 賢太郎, 井上 剛志, 軸屋 一郎
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電磁トランスデューサのインピーダンスのモデル化に関する一考察:渦電流の考慮による非有理伝達関数の導出2016

    • 著者名/発表者名
      池亀 透,高木 賢太郎,井上 剛志,軸屋 一郎
    • 学会等名
      日本機械学会D&D Conference 2016
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A multi-physical model for charge and mass transport in a flexible ionic polymer sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhu, K. Asaka, K. Takagi, A. Abloo, T. Horiuchi
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures/NDE 2016
    • 発表場所
      Las Vegas
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Priming Circuit を用いた誘電エラストマーによる発電に関する考察2015

    • 著者名/発表者名
      小嶋 宏紀,高木 賢太郎
    • 学会等名
      第16回計測自動制御学会システムインテグレーション門講演会(SI2015)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effciency Analysis of Energy Harvesting Using an Electromagnetic Transducer and a Pulse Width Modulated Step-up Chopper Circuit2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikegame, K. Takagi, I. Jikuya
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Adaptive Structures and Technologies (ICAST 2015)
    • 発表場所
      神戸ファッションマート
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensor-less parameter estimation of electromagnetic transducer and experimental verification2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikegame, K. Takagi, T. Inoue, I. Jikuya
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures NDE
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2015-03-08 – 2015-03-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] IPMCアクチュエータの不確かさを考慮したインピーダンスモデリングについて2014

    • 著者名/発表者名
      重松宏樹,高木賢太郎,安積欣志
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      九州産業大学
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] 発電装置2015

    • 発明者名
      伊藤貴雅,他5名,高木賢太郎,小嶋宏紀
    • 権利者名
      住友理工株式会社,国立大学法人名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-02-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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