ウエアラブルデバイスのための高出力エレクトレット発電の創成

上記目標を達成するため、本研究では、高性能エレクトレット材料の開発、発電用液晶の開発、デバイス製作技術の開発、高出力エレクトレット発電デバイスの開発、発電デバイスの特性評価方法の標準化、を進める。高性能エレクトレット材料の開発では、有機・無機ハイブリッド・エレクトレット、および薄膜OHAエレクトレットに引き続き取り組む。有機・無機ハイブリッド・エレクトレットについては、第一原理計算結果を基に、3 mC/m2(15 um厚)の極めて高い表面電位と、CYTOP EGGよりも高い熱的安定性を実現する新しい実用的材料の開発を行う。また、薄膜OHAエレクトレットについては、第一原理計算の結果を援用しながら、セラミックス/ポリマー混合体のキャスト成形、有機高分子テンプレートを用いた手法などにより、SiO2の2倍に相当する15 mC/m2(1 um厚)およびポリマー系を凌駕する膜厚100um以下で3.5 kV以上の表面電位を実現する。発電用液晶の開発では、粗視化シミュレーションや配向計測の結果を用いながら、異方性誘電率だけでなく、絶縁性、エレクトレットへの適合性、粘性、適用温度範囲、不純物イオンの影響などの要求項目を満たし、発電出力を30倍以上向上できる液晶を開発する。デバイス製作技術の開発では、発電量を向上させるための寄生容量低減構造の製作技術、発電器への組み込みに適するエレクトレット膜の形成技術などを確立を目指す。高出力エレクトレット発電デバイスの開発では、ウエアラブル向けとして、腕の振りに対応した回転型発電機、指で押すことによって発電するプッシュボタン型発電器、OHAエレクトレットを用いた新しい原理の振動発電器、の開発を進める。また、エレクトレット発電に特化した新しい非線形電源管理回路の開発、電池レス無線センサの試作・評価を行う。さらに、本研究で開発を目指す、腕・上半身などの低周波数・大振幅の振動環境に適した発電器について、人体運動モデルを用いた標準的振動環境の定義、パラレルリンクロボットを用いた発電性能評価を通じて、標準的特性測定方法の構築を行う。

Japan Science and Technology Agency

• 2021  Ex-post evaluation report ,  Completion report