エレクトレット型の振動発電素子は微小な振動から電力を得ることできる有力なデバイスですが、エレクトレットの作製には荷電処理が必須であり、これが製造コストを増加させる一つの要因でした。千葉大学先進科学センターの田中有弥助教らは、自然に整列する有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子(注1))用の材料を利用することで、荷電処理を一切要しない『自己組織化エレクトレット』型振動発電素子の開発に成功しました。本研究は有機EL材料がエレクトレット(注2)の材料としても有用であることを実証したものであり、発電素子だけでなく、エレクトレットが使用されるセンサ、マイク等のデバイスの作製プロセスを簡略化や、低製造コスト化に貢献することが期待されます。

 この成果は2020年4月20日に科学誌「Scientific Reports」に掲載されます。





より安心・安全な社会を実現するために、ビルやトンネル、橋梁等の人工物や自然環境の現況、人の健康状態といった様々な情報を取得し、それをネットワーク上に送信する無線センサが大量に利用される時代が到来するといわれています。これまで無線センサの電源としては主にボタン電池が利用されてきましたが、電池は頻繁に交換する必要があり、また使用後は有害なごみになります。そのため、光や熱、振動といった身の周りにあるエネルギーから電力を得る環境発電(エネルギーハーベスティング)が注目を集めています。

エネルギー源によって様々なデバイスが提案されていますが、周波数が低い振動で比較的高い出力電圧を得られるエレクトレット型の振動発電素子は特に有力視されています。  一般的にエレクトレットは絶縁体薄膜に荷電処理を行って作製します。例えばポリマー型の絶縁体薄膜には、コロナ荷電が広く普及しており、2 mC/平方メートル という高い表面電荷密度(注3)が実現されています(参考1)。しかしながら、コロナ荷電は処理条件の最適化や均一な荷電が困難です。その他の荷電処理方法も提案されていますが、どれも製造コスト増加の一因となっていました。

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