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【特集】環境発電に貢献する材料技術

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熱電変換材料としてのカーボンナノチューブの可能性
Application Potential of Carbon Nanotubes as Thermoelectric Material

中井祐介　(首都大学東京)
真庭豊　(首都大学東京)

　これまではカーボンナノチューブが持つ高い構造自由度に起因して, 合成過程で半導体型と金属型が混合してしまい, その熱電性能を十分に引き出せているとは言えない状況であった。本稿では, 半導体型単層カーボンナノチューブが示す, 軽量かつ柔軟性のある熱電変換材料としての側面を筆者らの研究を中心に紹介する。

【目次】
1. 熱電変換技術の重要性
2. 熱電変換技術の物理的背景
3. カーボンナノチューブの構造と物性
4. カーボンナノチューブの熱電物性
5. カーボンナノチューブ熱電変換材料の課題と可能性

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ナノポーラスによる熱電変換の高効率化
Enhanced Figure of Merit of Nano‒porous Thermoelectric Materials

宮崎康次　(九州工業大学)

　ブロックコポリマーのミクロ相分離を利用してポーラス状のポリマー基板を作製し, 作製した基板上に熱電材料を蒸着して, ナノポーラス熱電膜を生成した。熱伝導率低減を通して熱電特性が向上し, さらにナノポーラス熱電膜で作製されたモジュールは, 構造のないモジュールと比較して出力が1.5倍程度まで増加した。

【目次】
1. はじめに
2. ナノポーラス構造設計
2.1　ナノ構造を用いた熱伝導抑制による熱電変換の高効率化
2.2　フォノンと電子の平均自由行程
3. ナノポーラス熱電薄膜の生成
3.1　ブロックコポリマーを用いたナノポーラス熱電薄膜
3.2　ナノポーラス熱電薄膜の厚膜化とモジュール生成
4. おわりに

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過酷条件下での環境発電などを可能とする圧電セラミックス /
アルミニウム複合材料の開発
Development of Piezoceramics/Aluminum Composites Capable of Energy Harvesting in Harsh Environments

浅沼博　(千葉大学)

　大変有用ながら脆弱な圧電セラミックスを信頼性に優れるアルミニウム・アルミニウム合金に複合化するという革新的圧電複合材料(Piezo‒Al)の創製と, その特徴, 諸特性, 各種応用などについて概説後, ロバスト性, すなわちアルミニウムに埋め込まれていることや大きな破断ひずみを有することを生かした発電性能などについて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 圧電セラミックスファイバ/アルミニウム複合材料
2.1　センサ特性など
2.2　送受信機能
2.3　低コスト化
2.4　応用検討
3. 出力電力特性
3.1　外部抵抗の最適化
3.2　出力電力特性に及ぼすひずみの影響
3.3　出力電力特性に及ぼす周波数の影響
4. おわりに

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柔らかさを特徴とした圧電性高分子材料の振動発電特性とデバイス展開
Properties of Vibration Power Generation and Device Developments Using Flexible Piezoelectric Polymers

中嶋宇史　(東京理科大学)

　圧電性高分子材料に関しては, その多彩な機能物性に関する学術的興味と有機エレクトロニクス分野の著しい進展を背景に, 近年関心が高まっている。本稿では, 柔らかさや強靭性を特徴とした圧電性高分子の振動発電応用に関して, その定量的扱いと可能性について, 著者らの取り組みを交えながら紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 圧電性高分子
2.1　圧電性とは
2.2　発電可能な高分子材料
2.3　ポリフッ化ビニリデン
3. 振動発電特性
3.1　発電量の見積もり
3.2　床発電システム
3.3　引張発電
4. おわりに

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磁歪式振動発電技術の実用化展開
Magnetostrictive Vibrational Power Generation Device and Its Practical Application

上野敏幸　(金沢大学)

　磁歪式振動発電は, Fe‒Ga合金の高い堅牢性と逆磁歪効果を利用し, 振動や衝撃, 動きから高効率の発電を行う極めて汎用性の高い技術である。これが実用化できると振動を電源としセンサ・無線モジュールが自立的(電池不要)で動作する。本稿では, この技術の現状と実用化展開について試作デバイスの評価結果を交え解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 鉄ガリウム合金
3. 発電デバイスの構造,原理,その特徴
3.1　デバイスの基本構造と原理
3.2　平行梁構造のメリット
3.3　他の発電技術に対する優位性
4. 汎用デバイス
4.1　構造
4.2　評価結果
5. デバイスの応用と課題
6. まとめ

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無機エレクトレットを用いた振動発電器
Vibration Energy Harvesters with Inorganic Electret

内藤康幸　(パナソニック(株))
大西慶治　(パナソニック(株))

　本稿では, タイヤセンサー用の無機エレクトレット(SiO2/Si3N4 積層膜)を用いた振動発電器について述べる。デバイスサイズは約1cm^2と小型ながらも,正弦波振動下で495μWの発電量が得られた。また, タイヤ内で発生するインパクト振動下で発電量60μWであり, タイヤセンサーの電源として十分な発電量が得られた。

【目次】
1. はじめに
2. 設計と発電の仕組み
3. 製造プロセス
4. 評価
4.1　正弦波振動
4.2　インパクト振動
5. おわりに

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Material Report -R&D-

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結晶架橋法:網目や形状を自在に設計可能な網目状高分子合成法
Crystal Cross‒Linking Method for Preparation of Structurally Regulated Network Polymers

小門憲太　(北海道大学)
佐田和己　(北海道大学)

　ゲルやゴムなどに代表される網目状高分子は高分子材料の華として盛んに合成がなされている。著者らは, 多孔性結晶である Metal‒Organic Framework(MOF) を鋳型として用いることで, 形状や網目構造などが精密に制御された網目状高分子を合成できる, 結晶架橋法(CC法)という新手法を開発した。

【目次】
1. はじめに
2. 結晶架橋法(CC法)
3. CC法の実施と多面体形状ゲルの生成
4. さまざまなサイズのMOFへのCC法の実施
5. 基板表面に成長させたMOFを用いたCC法
6. おわりに

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連載 : 最先端科学技術を駆使した新世代大規模植物工場の開設

新世代大規模植物工場における最新技術

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「Green Clocks 新世代植物工場」プロジェクトの紹介

木村一貫　((株)グリーンクロックス)

【目次】
1. はじめに
2. 施設概略
3. 実証評価
4. 生産コスト縮減へのアプローチ
5. GCN植物工場の主な新技術
6. 今後の開発予定

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優良苗早期診断ロボットの研究開発

福田弘和　(大阪府立大学)

【目次】
1. はじめに
2. 優良苗早期診断ロボット
3. 発芽期における遺伝子発現解析
4. さいごに

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栽培環境からみた収穫量の予測と品質への影響

吉田篤正　(大阪府立大学)

【目次】
1. はじめに
2. シミュレーションツールの開発概要
3. 栽培実験
4. 収穫量の予測と栽培環境が品質に与える影響

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機能材料マーケットデータ

塗料工業の市場動向
Market Trend of Paint Industry

【目次】
1. はじめに
2. 需要概要
3. 品目別生産概要
4. 需要分野の動向
5. 輸出入動向
6. メーカー動向
7. 製品・環境への対応