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» 2021年02月05日 10時30分 公開

東北大、高出力のマイクロ発電デバイスを開発振動加速度1Gで発電出力10mW以上

東北大学未来科学技術共同研究センターの桑野博喜教授らによる研究グループは、仙台スマートマシーンズと協力し、小型軽量で高い発電出力が得られるマイクロ環境発電デバイス(エナジーハーベスター)を開発した。振動加速度1Gで10mW以上の発電出力が可能である。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

振動体にSUS基板を採用、機械的特性や耐久性を向上

 東北大学未来科学技術共同研究センターの桑野博喜教授らによる研究グループは2021年2月、仙台スマートマシーンズと協力し、小型軽量で高い発電出力が得られるマイクロ環境発電デバイス(エナジーハーベスター)を開発したと発表した。

開発したマイクロ環境発電デバイスの外観 出典:東北大学

 開発した環境発電デバイスは、窒化アルミニウム(AlN)をベースとする圧電薄膜を用いて、周囲の振動を電気エネルギーに変換する。発電出力は、容積1ccで振動加速度1Gの場合に、10mW以上の発電出力が得られるという。振動加速度が0.01G(〜0.1m/s2)という低加速度でも、1mW以上の発電出力を実現した。

 振動体には、SUS(ステンレススチール)基板を用いた。一般的なMEMSデバイスに用いられるシリコン基板に比べ機械的な強度に優れており、自動車や電車など、過酷な環境でも使用できるという。

 研究グループは、開発した環境発電デバイスと同じ構造を用いて超低周波マイクロ振動センサーを開発した。振動周期が1Hz以下の帯域を測定できるという。東北大学ベンチャーパートナーズや菊池製作所などから出資を受けて設立された仙台スマートマシーンズが、商品化に取り組んでいる。

 さらに研究グループでは、「Ferroelectric Dipole Electret」も提案、100mW/cc以上の発電出力を目指し、開発を行っている。

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