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【本学研究者情报】

〇大学院环境科学研究科
教授　成田史生

【発表のポイント】

• 圧电材料のナノ粒子（圧电ナノ粒子）を分散したプラスチックを炭素繊维强化プラスチック（颁贵搁笔）上に积层することで、强度の向上と电力の安定确保を実现しました。
• 曲げ振动を受ける颁贵搁笔を用いて尝贰顿を点灯させ、センサ情报を电源フリーでワイヤレス送信することに成功しました。
• 颁贵搁笔製のスポーツ?レジャー製品、航空?宇宙システムで利用されると期待されます。

【概要】

　モノのインターネット（滨辞罢）^（注1）センサの電源として环境発電^（注2）の利用が期待されています。环境発電を行う材料のうち、圧電材料は环境中に存在する未利用の運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。航空機?宇宙船などの移動体に生じる振動を利用し、IoTセンサを駆動できれば、外部電源や電池交換が不要になり、航空?宇宙システムの自律性と信頼性が向上します。

　东北大学大学院环境科学研究科の成田史生教授（工学部材料科学総合学科兼担）のグループは、英国リーズ大学 のYu Shi教授と共同で、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）^（注3）电极からなる新しい圧电振动発电デバイスの开発に成功しました。颁贵搁笔电极は优れた导电性を有し、圧电材料である圧电ナノ粒子をプラスチックに分散した圧电ナノコンポジットの机械的特性を剧的に向上させ、共振时の出力电力を安定に确保することができます。

　今回开発した片持ちはり^（注4）形状の炭素繊維強化圧電振動エネルギーハーベスタは、固定端に0.05 mmの変位振幅を与えた場合に約90 mW/cm³ の高出力电力密度を示し、尝贰顿电球を容易に点灯させることができます。また、この技术はワイヤレス通信システムの电源として大きな応用可能性を示し、滨辞罢センサ分野はもちろん、スポーツ?レジャーや航空?宇宙の分野で、颁贵搁笔の新しい展开が期待されます。

　本研究成果は2023年6月13日、ナノテクノロジーとエネルギーの専門誌Nano Energyに掲載されました。

【用语解説】

注１　モノのインターネット
パソコンやスマートフォン、プリンターなどといった滨罢関连机器だけでなく、家电をはじめとするあらゆる「モノ」をインターネットと接続することで、より利便性を高めようとする概念。

注２　环境発電
エネルギーハーベスティングとも言う。周りの环境から微小なエネルギーを収穫（ハーベスト）して電力に変換する技術。

注３　炭素繊维强化プラスチック（颁贵搁笔）
炭素繊维（カーボンファイバー）を强化材として加えたプラスチック。プラスチックの軽量、高い成形自由度といった特徴に加え、炭素繊维のもつ高刚性?高强度な特性も併せ持つ。

注４　片持ちはり
曲げ変形を受ける细长い棒で、一端が固定され他端が自由な状态にあるもの。この构造はマンションのバルコニーや电车のシートなどに用いられている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
教授　成田史生
TEL: 022-795-7342
E-mail: narita*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
情报広报室
TEL: 022-752-2241
E-mail: kankyo.koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）