誘電泳動力を用いたゲル・固体ハイブリットPTC限流素子の基礎研究

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本研究は、マトリックスに液体あるいはゲル状材料を、導電性フィラーには固体導電性粒子を用いるハイブリッドPTC (positive temperature coefficient)限流素子の開発・実用化に向けた先導研究である。即ち、従来の固体マトリックスに代わり液体あるいはゲル状マトリックスと固体導電性粒子によりハイブリッドPTC限流素子を構成し、導電性粒子の蒸発・散開による限流動作ならびに誘電泳動力を用いて導電性粒子を効率よく自動的に電極間に捕集することで通電状態を繰り返し実現しようとする独創的な発想に基づくものである。本年度は、このオフ状態からオン状態への誘電泳動力に基づく自己復帰機構を実験的に検証し、この自己復帰機構を特徴とする限流素子を特許出願した。また、本素子はオン抵抗が低く、オフ抵抗が大きく、且つ両抵抗特性を両立(オフ/オン抵抗比を大きく)することが重要であるが、素子基板材料を変更することによりオフ抵抗をこれまでより1〜2桁上昇させることができ、オフ/オン抵抗比を従来の10倍以上改良することができた。また、オン状態の粒子接触状態を観測し、オン抵抗は粒子間の接触抵抗に強く依存することが示されたことから、オン抵抗低減には接触抵抗を如何に効果的に低減できるかがカギになることがわかった。なお、本原理とその実験結果を電気学会の九州支部大会で発表したところ論文発表賞を受賞するなど一応の評価をいただいた。