| 研究課題/領域番号 |
24760229
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
栗本 宗明 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70580546)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | ナノポーラスコンポジット / 絶縁材料 / 低誘電率 / 電力機器の小型化 |
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| 研究概要 |
現在，太陽電池や風力発電などの再生可能エネルギーの電力網への導入が進んでおり，コンパクトかつ高信頼な電力機器の実現のためには，電界分布の最適化を容易にする低誘電率な電気絶縁材料がますます重要になっている．本研究では，電力機器にナノポーラスコンポジット絶縁材料を適用することを目指し，その低誘電メカニズムと電気絶縁特性を，誘電スペクトルと絶縁破壊強度を測定することから解明することに取り組んでいる．
まず，電力機器で多用されるアルミナ材料を用いたメソポーラスアルミナ粒子を，エポキシ樹脂に充填したナノポーラスコンポジットを作製し，その試料の比重を測定することにより，粒子空孔率を求めた．その結果，メソポーラスアルミナ粒子はエポキシ樹脂に充填された状態でも，比誘電率が小さい空孔を27～34vol%内在していることがわかった．
次に，ナノポーラスコンポジットの交流インピーダンスを，改良した浮遊容量低減電極を用いて測定することにより，誘電特性を調査した．このとき，従来材料である多孔質でないアルミナ粒子を同量充填したエポキシコンポジット(ノンポーラスコンポジット)と比較を行った．その結果，ナノポーラスコンポジットの60Hz 比誘電率測定値は，ノンポーラスコンポジットの比誘電率より低いことが明らかになった．
さらに，ナノポーラスコンポジットの耐電圧特性として，構築したMcKeown電極系を用いて測定することにより，絶縁破壊の強さを調査した．その結果，ナノポーラスコンポジットの破壊の強さは，ノンポーラスコンポジットの破壊の強さと同等であることが明らかになった．このことから，ナノポーラスコンポジット内部の空孔は直流絶縁破壊の強さの欠陥とならない可能性を示す事ができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題で立案した研究項目5項目の内，3項目を達成していることに加え，本研究課題に関する成果を，査読付き学術論文1件と国際会議での論文2件として発表していることから，おおむね順調に進展している．
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度の成果として，ナノポーラスコンポジットの60Hz 比誘電率測定値は，ノンポーラスコンポジットの比誘電率より低いことを明らかにしている．次年度は，その低誘電メカニズムを説明する複合誘電体モデルを構築する．さらに，構築したモデルを用いて，ナノポーラスコンポジットの比誘電率がポーラス構造を持たないものに比べて，30 %誘電率が低下する低誘電メカニズムを明らかにする．
最後に，ナノポーラスコンポジットの空孔率特性，誘電率特性，絶縁破壊特性を総括し，ナノポーラスコンポジットが有力な電気絶縁材料の一つとして，その実用化に対する基本的指針を明らかにする．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
・ナノポーラスコンポジット作製・計測に関わる物品など
・研究成果発表に関わる旅費，論文投稿料など
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