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動かすと従来の100倍の電気を生む圧電素材を開発

韓国化学研、セラミックナノ粒子と高分子物質の結合に成功


大徳所在の韓国化学研究院(キム・ソンス院長)は同研究院のイ・スヨン博士、チョン・ソンホ博士、チェ・ヨンミン博士研究チームが動かしたり曲げたりすると電気を生産できる圧電素材を開発したと6月18日に発表した。

新素材分野で人間の動きを電気エネルギーに変える柔軟自家発電複合素材が注目されている。新再生エネルギー発生技術であるエネルギーハーベスティング素子としても応用でき、ウェアラブル電子機器、モノのインターネットの無線センサーなどに活用が可能なため活発に研究されている。

既存の柔軟圧電素材は圧力を受けると電気を自ら生産する特性、すなわち圧電特性をもつ物質と弾性をもつ高分子物質を混ぜたものが一般的。だが混ぜた物質同士の結合がなく粒子が均一に分散しないので圧力をかけても電気はあまり発生しない。

研究チームはセラミックナノ粒子と高分子物質を化学的に強く結合する技術を開発した。圧電特性をもつセラミックナノ粒子にアミン化学作用基をつけ、この作用基につきやすい柔軟なブロック共重合体高分子物質をつきとめた。こうして化学的処理をしていない素材より100倍向上した新素材を作った。

二つの物質を混合して熱処理すると化学的に強く結合して粒子が均一に分散した柔軟圧電新素材ができる。研究チームはどれぐらいの量のナノ粒子が高分子フィルム内に入っていると最大限多くの量の電気を出力できるかという適正量も算出した。

今回の研究成果はウェアラブル機器、モノのインターネットの無線センサーなどの核心素材として活用できる見通し。

イ・スヨン博士は「今回開発した高効率エネルギー発電素材は圧電ナノ粒子と高分子の間の化学的な結合を新たにデザインして、既存の素材の限界を克服して高出力のエネルギーハーベスティング分野に活用できる点に意味がある」と研究意義があると説明している。

チェ・ヨンミン博士は「柔軟蓄電気素材の開発、均一な電気出力が可能な自家発電素材の開発などの後続研究を進めている。関連技術は韓国、米国、ヨーロッパ、中国に特許権利を確保し、4次産業革命に必須の自家発電素材として重要な役割を果たせると期待している」と述べた。

研究結果はエネルギー分野の国際学術誌『Energy & Environmental Science』6月号に掲載された。






[2018-06-20]

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