高効率環境発電素子の実現に向けた配向制御アパタイト結晶のエレクトレット化

取向控制磷灰石晶体的驻极体化，用于实现高效能量收集装置

• 批准号: 22K04692
• 负责人: 楠 正暢
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04692/
• 关键词: エレクトレット; ハイドロキシアパタイト; 一軸配向; 配向制御

本研究は、秩序化された一軸配向ハイドロキシアパタイト（HAp）の結晶格子を利用してエレクトレットを形成できるか、従来法を超える性能を実現できるかを実験的に明らかにすることを目的としている。その背景には、高性能エレクトレットが実現されれば、超小型発電デバイスの基本素子として使用できるため、それを用いてIoT社会における様々なデバイスをバッテリーフリー化したいという構想がある。従来より、HApすなわちCa10(PO4)6(OH)2がエレクトレットとして機能することが報告されているが、それらは多結晶状態のものであり、結晶粒界に生じるイオン伝導で形成された電荷の局在状態により得られるものであった。これに対して、我々が開発した一軸配向の高結晶性HApを用いれば、イオン伝導とは異なる原理で、より強い分極が得られる可能性がある。これを確かめるため、本年はまず、試料に分極処理を施す装置の作製を行った。結晶方位の揃った配向制御HAp膜に対し、熱エネルギーを加えることで結晶中の原子を動きやすくし、それと同時に強電界を加えることにより分極を行い、その状態で室温まで冷却し分極状態を固定することができる構造とした。具体的には、10＾(-5)Paの桁まで排気できる真空チャンバ内に、室温から900℃まで昇温可能なヒータと、最大100MV/mの強電界を印加できる電源と試料ホルダを作製した。これに対し、基本的な動作試験を行い、問題なく機能することを確認した状況である。

In this study, the crystal lattice of the ordered single-axis alignment (HAp) was used to form the crystal lattice, and the crystal lattice was used to realize the crystal lattice performance. The background of this paper is that the basic elements of high-performance and ultra-small power transmission devices are used in IoT society. In addition, there is a function of Ca10 (PO4)6(OH)2 in the crystal grain boundary formation, conduction and formation of charge in the crystal grain boundary. The possibility of obtaining high crystallinity HAp with single axis alignment is discussed. This year, the sample is processed by the polarization process. The orientation of the crystal is controlled by the polarization of the film. The structure of the film is fixed at room temperature. The specific temperature range is 10^(-5)Pa, the exhaust temperature is 900℃, the temperature can be increased, the maximum temperature is 100MV/m, and the high voltage range is 100mV/m. This is the basic action test, the problem function, and the confirmation of the status.

项目成果

Ti基板上へのc軸配向アパタイト結晶膜の作製

Ti基体上c轴取向磷灰石晶体薄膜的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: 村本太一;橋本聖;山田孟史;楠正暢
• 通讯作者: 楠正暢

c軸配向アパタイト結晶の圧電性の評価

c轴取向磷灰石晶体的压电性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 村本太一;奥野雄大;橋本聖;西垣勉;楠正暢
• 通讯作者: 楠正暢