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電線周辺の微細な磁場でスマホなどを充電

材料研と韓国標準研など、微細な磁場を利用して発電素子特性を向上


材料研究所(キム・ヘドゥ所長)は同研究所のリュ・ジョンホ博士チームと韓国標準科学研究院のキム・ミソ博士チーム、仁荷大学校のチョン・デヨン教授チームから成る共同研究チームが電線の周辺に発生する微細な磁場を電気エネルギーに変えてスマートフォンの充電など低電力電子器機の電源として活用する技術を開発したと12月22日に発表した。

発電所から各家庭や建物へ送られる高電圧高電流の電力線をはじめ日常生活で使用される電子機器の多くは電力を送るための電線でつながっている。電流が流れる全ての導体は磁場ノイズが発生するが、これは人体に有害であり電子機器の誤作動の原因ともなることから、これまで除去または抑止の対象と認識されてきた。研究チームはこのような磁場の変化によって変形する磁歪(Magnetostriction)素材と変形によって電気的エネルギーを発生する圧電(Piezoelectric)素材を結合して新たな概念のスマート複合素材を開発した。

これまで学界では圧電素材で作られたエネルギーハーヴェスティング素子の出力向上のために圧電定数を高める研究に注目してきたが、研究チームはこれとともに素材から発生する損失を減らすことを研究し、非常に微細な磁場ノイズまでも電気エネルギーに変えることに成功した。研究チームは2015年に材料研が開発した磁気電気結合スマート複合材料の素材特性をさらに向上させて同じ大きさのエネルギーハーヴェスティング素子でも2倍以上の電気エネルギー収穫を可能にし実用化の可能性を高めた。

モノのインターネット(IoT)、ビッグデータ技術の発達で最近さまざまな種類のセンサーにより各種情報を無線で受取りリアルタイムの管理が可能な無線センサーネットワーク技術が活発に開発されている。大部分の無線センサーネットワークはバッテリーを使用するため周期的なバッテリーの交換が必要で使用時間の制約がある。今回開発された技術を用いれば磁場が存在する環境でモノのインターネット無線センサーネットワークの永久的な独立電源として活用が可能なだけでなく小型電子器機の無線電力充電技術としても活用できる可能性が高い。

材料研は関連技術について韓国と米国で特許登録を完了し、さらに国内外で6件の特許登録を進めている。韓国材料研のリュ・ジョンホ博士は「開発された技術の水準は日常で露出する程度の磁場ノイズをエネルギーハーヴェスティングして低電力電子器機やモノのインターネットのセンサーネットワークを駆動できるレベル。技術をさらに発展させれば小型ドローン無人航空機の滞空時間を伸ばす補助電力供給源としても利用できると思う」と話している。

研究成果はエネルギー素材分野の世界的学術誌『Advanced Energy Materials』に12月21日付で掲載された。








[2016-12-27]

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