2020 Fiscal Year Annual Research Report
炭素系薄膜を用いた高効率・高耐久性の高速横滑り型摩擦発電システムの開発
| Project/Area Number |
18H01358
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
崔 ジュン豪 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30392632)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中尾 節男 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60357605)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 摩擦発電 / DLC膜 / 耐久性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 高耐久・低摩擦性DLC摩擦発電システムの構築
・DLC膜の保護膜としての自己組織化単分子膜の応用：自己組織化単分子膜を修飾したDLC摩擦発電システムを構築した。フッ素系の自己組織化単分子膜を修飾したフッ素添加DLC膜と炭化水素系の自己組織化単分子膜を修飾した水素添加DLC膜の間で摩擦発電を行うことで、自己組織化単分子膜を修飾していない、フッ素添加DLC膜と水素添加DLC膜間の摩擦発電に比べて、高い耐久性かつ高い発電効率（6倍の発電電流および5倍の発電電圧）が得られた。
・種々の油潤滑環境下における摩擦発電：さらなる高耐久性および潤滑センサーとしてDLC摩擦発電システムの応用を目指し、種々の油潤滑環境下における摩擦発電の実験を行った。潤滑油分子の官能基の有無により摩擦発電特性が大きく変化し，アルコール系、カルボン酸系、炭化水素系の潤滑油分子の順に発電量が大きくなった。また、炭化水素系の油潤滑環境下では乾燥状態よりも高い発電出力を示した。さらに、潤滑油の粘度が小さいほど、比誘電率が低いほど、高い発電出力が得られることが分かった。
(2) 高速横滑り型摩擦発電システムの構築とセンサーへの応用：本研究で構築したDLC膜を用いた横滑り型摩擦発電システムを用いて、機械要素の摩擦や潤滑挙動をモニタリングするためのセンダーとしての応用を目指して研究を行った。特に、自動車エンジンにおいて摩擦損失が最も大きいピストンリング・シリンダー間の潤滑挙動をモニタリングするためのセンサーとして摩擦発電システムの適用を目指して研究を行った。自動車エンジン用の潤滑油環境下において、ピストンリングとシリンダーの線接触を模擬した丸棒と平面間の線接触の状態で有意義な摩擦出力を得ることができた。また、摩擦速度および摩擦荷重による潤滑油挙動の変化は、摩擦発電の出力と強い相関があることを見出した。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
