振動発電技術、デバイスの開発動向とその応用展開

第1部 新しい高性能ポリマー・エレクトレット材料の開発と環境発電への応用

(2020年3月23日 10:00〜12:00)

　近年、エネルギーハーベスティング技術が着実に進化してきており、そのアプリケーションは機械・インフラの監視から電池レス・ウエアラブルデバイスの駆動へと広がりつつあります。 　本講演では、環境発電の応用先や環境振動発電の原理を概観するとともに、エレクトレットを用いた環境発電デバイスの開発、量子化学計算を援用した新しいエレクトレット材料の開発の最先端について解説します。エレクトレット材料、振動発電を用いたデバイス開発や研究開発に取り組まれている方々が、現状と将来展望を俯瞰できる絶好の機会ですので、どうぞご参加下さい。

1. 環境発電
   1. IoTデバイスの電源としての環境発電
   2. 力学的エネルギーを用いた環境発電
   3. 機械振動・人の運動に伴う振動の特性
2. 環境振動発電の原理
   1. 発電器の駆動形式
   2. 電磁誘導,圧電,静電誘導の理論発電密度
   3. エレクトレット発電の原理
3. エレクトレットを用いた環境発電デバイス
   1. MEMS技術を用いた力学的環境発電器
   2. ウエアラブルデバイス向けの回転型発電機
4. 新しいポリマー・エレクトレット材料の開発
   1. アモルファスフッ素樹脂を用いたエレクトレット
   2. 量子化学計算を援用した新しいエレクトレット材料の開発
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 圧電薄膜を用いた振動発電素子の開発と応用技術

(2020年3月23日 12:45〜14:45)

1. 圧電MEMSの概要と特徴
   1. 圧電薄膜を用いたMEMS応用デバイス
   2. 圧電薄膜技術の特徴
2. 圧電材料および圧電特性
   1. 圧電効果と圧電材料
3. 圧電材料の薄膜化
   1. ゾルゲル法とスパッタ法
4. 圧電振動発電技術
   1. 圧電振動発電の特徴
   2. 素子構造と出力計算
5. 金属箔上PZT薄膜を用いた振動発電素子
6. まとめと課題
• 質疑応答

第3部 カリウムイオンエレクトレット技術と振動発電素子への応用

(2020年3月23日 15:00〜17:00)

　様々な原理の振動発電素子が研究されていますが、静電型は内部インピーダンスが大きい (出力電圧は大きいが電流は少ない) という電源としては好ましくない性質があります。しかし、それゆえ人がほぼ感じないような微弱でランダムな振動からでも発電し、蓄電できる性能を持たせることができます。 　本講座では、線形静電型振動電素子の等価回路を導出し、そこから導かれる特性について詳細に解説します。また広帯域化を実現する非線形振動発電素子の設計法についても説明します。そして実際の環境インフラによる発電実験についても、我々の実験結果を紹介したいと思います。

1. エレクトレット型静電素子の利点
2. カリウムイオンエレクトレット膜の形成方法
3. カリウムイオンエッレクトレットの静電型MEMS素子への応用
4. 線形静電型振動発電素子の等価回路と発電特性
5. 非線形静電型振動発電素子の作製と評価
6. 低消費電流間欠動作無線システムの作製例
7. 環境インフラ振動による発電特性
8. 今後の展望
• 質疑応答