ナノ磁石を用いた環境発電素子の開発とその環境発電への応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19074
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物理工学およびその関連分野
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 劉 小晰 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10372509)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: エネルギー収集 / スピントロニクス / 磁性材料

研究成果の概要

本研究では、これまで培ってきた磁性薄膜技術及び微細加工技術を基にして、フレキシブル基板上に、周囲環境の微小なエネルギーを高効率に収集できるMicro Electro Mechanical Systems（MEMS）技術を確立した。機械振動からエネルギー収集の素子の開発に成功した。ここでは、磁性細線の横方向に誘導磁気異方性を付与することによって、応力によって磁区回転できることを明らかにした。フレキシブル基板の使用並びに磁性多層膜の使用が本研究の特徴である。磁区回転、或は磁壁の移動による空間磁束密度の変化がマイクロコイルによって電磁変換が実現した。新たなIoTデバイスの電力源と考えられる。

自由記述の分野

磁気と磁性材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

現有のIoTデバイスを駆動するための肝心要の電源に関しては、従来の延長線上にある「高性能化学電池」に関する研究が主流である。一方では、半導体技術の進歩により各種センサー、CPU、Wi-Fiなどではクロックの高周波数化ならびに駆動電力が数mW以下となる省エネルギー化が進行中である。それ故、深刻な環境問題を鑑みた場合、化学電池に比して環境に優しく長寿命で低コスト、高効率超小型のIoTシステムの駆動電力源の開発が重要である。本研究では、騒音などから超小型のIoTシステムの駆動電力源を実現できることを示した。