2024/10/30 更新

写真a

マツナガ　マサヒロ
松永　正広
MATSUNAGA Masahiro
所属
未来材料・システム研究所 附属高度計測技術実践センター 助教
職名
助教

学位 1

  1. 博士（工学） （ 2017年3月   千葉大学 ） 

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現在の研究課題とSDGs 1

  1. 摩擦帯電型エネルギーハーベスタ、摩擦発電、トライボ発電

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経歴 1

  1. 名古屋大学   ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー   中核的研究機関研究員

    2017年4月 - 2019年3月

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    国名：日本国

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学歴 3

  1. 千葉大学   融合科学研究科

    - 2017年3月

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    国名： 日本国

  2. 千葉大学   融合科学研究科

    - 2014年3月

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    国名： 日本国

  3. 千葉大学   工学部

    - 2012年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会 3

  1. フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会

  2. 応用物理学会

  3. 日本物理学会

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受賞 2

  1. 若手奨励賞

    2019年3月   フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会  

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    受賞区分：国内外の国際的学術賞  受賞国：日本国

  2. 講演奨励賞

    2018年9月   応用物理学会  

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国：日本国

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論文 17

  1. ウェアラブルデバイスへの実装を目指した柔軟な摩擦帯電型エネルギーハーベスタ

    松永正広、大野雄高

    月刊せんい   76 巻   頁： 479 - 486   2023年9月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語  

  2. In-plane dual-electrode triboelectric nanogenerator based on differential surface functionalization 査読有り

    Matsunaga Masahiro, Hirotani Jun, Ohno Yutaka

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   15 巻 ( 2 )   2022年2月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Applied Physics Express  

    Stretchable triboelectric nanogenerators (s-TENGs) are promising power sources for self-powered wearable electronics. Conventional single-electrode s-TENGs require an external ground electrode to form a closed circuit. We propose an in-plane dual-electrode s-TENG based on differential surface functionalization to eliminate the external ground electrode. The s-TENG comprises fully stretchable materials such as carbon nanotube thin films and elastomers. The top surface of the elastomer was functionalized to produce a difference in electronegativity between the two electrode regions. A high output power density of 3.5 W m-2 was obtained by tapping the two electrode regions by hand.

    DOI： 10.35848/1882-0786/ac4d07

    Web of Science

    Scopus

  3. カーボンナノチューブを用いた柔軟性に富む摩擦帯電型エネルギーハーベスタ

    松永 正広, 川口 敦司, 大野 雄高

    応用物理   90 巻 ( 11 ) 頁： 684 - 688   2021年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 応用物理学会  

    <p>摩擦帯電型エネルギーハーベスタは人体の動作などの低周波の運動から発電することが可能であり，自己給電型ウェアラブルデバイスの電源として期待されている．ウェアラブルデバイスにおいては人体の動的な3次元表面に追従する必要があり，高い伸縮性が要求される．本研究では，カーボンナノチューブ薄膜電極を用いることにより，高出力（8W/m<sup>2</sup>）かつ高伸縮性（35%）をもつシート状の摩擦帯電型エネルギーハーベスタを実現している．誘電体層表面にフッ素プラズマ処理を施すことにより高出力を得た．作製したハーベスタの特徴を生かし，自己発電型信号送信デバイスやLEDを埋め込んだ手袋を実証する．さらに，微小な電力を蓄積して機能デバイスの駆動に有効な電力を実現するための高効率な間欠動作回路の提案と実証も行う．本研究はウェアラブルデバイスの課題である電源の問題に解決の糸口を与えると期待される．</p>

    DOI： 10.11470/oubutsu.90.11_684

    CiNii Research

  4. Investigation of plant leaf-derived graphene quantum dot clusters via magnetic force microscopy 査読有り

    Chuang Chiashain, Matsunaga Masahiro, Wang Tian-Hsin, Roy Prathik, Ravindranath Rini, Ananthula Meenakshi, Aoki Nobuyuki

    NANOTECHNOLOGY   32 巻 ( 24 ) 頁： 245704   2021年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Nanotechnology  

    Magnetic force microscopy (MFM) is utilized to characterize the magnetic moment in nanostructured plant leaf-derived graphene quantum dot clusters (GQDCs). The MFM signal reveals that the magnetic response of the GQDCs depends on the height and width of the GQDCs. However, individual GQDs, and smaller clusters with widths of less than 20 nm, have not shown any observable magnetic signal. Importantly, experimental analyses suggest that the magnetic signal of GQDCs distributed in a plane can be effectively detected at room temperature. These results could pave the way for future graphene-based magnetic storage media and spin manipulation quantum devices.

    DOI： 10.1088/1361-6528/abeadb

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  5. Simple and highly efficient intermittent operation circuit for triboelectric nanogenerator toward wearable electronic applications 査読有り

    Kawaguchi Atsushi, Uchiyama Haruki, Matsunaga Masahiro, Ohno Yutaka

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   14 巻 ( 5 )   2021年5月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Applied Physics Express  

    Triboelectric nanogenerator (TENG) is a promising power source toward the realization of self-powered wearable electronics. However, because of its pulsed output, a power management circuit, such as an intermittent operation circuit and AC-DC converter, is required to drive electronic devices. In this study, we propose a simple and highly efficient intermittent operation circuit composed of a programmable unijunction transistor. The energy transfer efficiency from the storage capacitor to the load reached 89%. We demonstrated that the intermittent circuit can be used to drive electronic devices such as stopwatches and wristwatches using the electricity generated by a carbon-nanotube-based stretchable TENG. &copy; 2021 The Japan Society of Applied Physics.

    DOI： 10.35848/1882-0786/abf405

    Web of Science

    Scopus

  6. High-output, transparent, stretchable triboelectric nanogenerator based on carbon nanotube thin film toward wearable energy harvesters

    Matsunaga Masahiro, Hirotani Jun, Kishimoto Shigeru, Ohno Yutaka

    NANO ENERGY   67 巻   2020年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Nano Energy  

    Self-powered electronics can improve wearable health monitoring systems. Triboelectric generation, a type of energy harvesting technology, is a promising candidate as power source for wearable devices by generating electricity from body motion. For wearable energy harvesters, stretching is required for adaptation to dynamic three-dimensional body motions, and sufficient output power should be delivered for driving electronic devices. However, the currently demonstrated output power remains insufficient for using stretchable triboelectric generation in practice. We propose high-output (8 W/m2), stretchable triboelectric generators based on transparent carbon nanotube thin films. We realize high output by the surface treatment with fluorine plasma as well as stretchability by scalable and cost-effective spray coated carbon nanotube thin films. The carbon nanotube films also provide excellent scalability, optical transparency (95% transmittance), and durability under large deformations of tensile strain up to 80%. We also demonstrate applications to self-powered optical wireless communication sheets and gloves, where blue light emitting diodes are embedded in the triboelectric nanogenerator sheet and wired using stretchable carbon nanotube films. Our stretchable energy harvesting sheets can contribute to solve major problems in wearable electronics (i.e., power source limitations) at low cost.

    DOI： 10.1016/j.nanoen.2019.104297

    Web of Science

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  7. Conductance interference effects in an electron-beam-resist-free chemical vapor deposition graphene device sandwiched between two h-BN sheets

    Chuang Chiashain, Mineharu Masaaki, Matsunaga Masahiro, Liu Chieh-Wen, Wu Bi-Yi, Kim Gil-Ho, Watanabe Kenji, Taniguchi Takashi, Liang Chi-Te, Aoki Nobuyuki

    CARBON   154 巻   頁： 238 - 243   2019年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Carbon  

    We report fabrication and measurements of hexagonal boron nitride (h-BN)/chemical vapor deposition (CVD) graphene/h-BN heterostructure devices without using expensive, time-consuming electron-beam lithography and toxic carbon tetrafluoride or sulfur tetrafluoride etching. We use efficient transfer of h-BN/CVD graphene by polypropylene carbonate onto a pre-prepared metal contacts/h-BN/SiO2 substrate. In this case, CVD-graphene is suspended from the h-BN substrate which allows efficient gas annealing process for improving the device mobility. Interestingly, we find that the top h-BN capping layer could enhance the carrier interference effect in CVD graphene, a great advantage for low-cost graphene-based interference-type electronic devices.

    DOI： 10.1016/j.carbon.2019.07.057

    Web of Science

    Scopus

  8. Hot carriers in CVD-grown graphene device with a top h-BN layer 査読有り

    Chiashain Chuang, Masaaki Mineharu, Naoki Matsumoto, Masahiro Matsunaga, Chieh-Wen Liu, Bi-Yi Wu, Gil-Ho Kim, Li-Hung Lin, Yuichi Ochiai, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Chi-Te Liang, Nobuyuki Aoki

    Journal of Nanomaterials   2018 巻   頁： 5174104   2018年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  9. Shubnikov-de Haas measurements on a high mobility monolayer graphene flake sandwiched between boron nitride sheets 査読有り

    Naoki Matsumoto, Masaaki Mineharu, Masahiro Matsunaga, Chiashain Chuang, Yuichi Ochiai, Kenichi Oto, Gil-Ho Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, David K. Ferry, Carlo R. da Cunha, Nobuyuki Aoki

    Journal of Physics: Condensed Mater   29 巻   頁： 225301   2017年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  10. Probing weak localization in chemical vapor deposition graphene wide constriction using scanning gate microscopy 査読有り

    Chiashain Chuang, Masahiro Matsunaga, Fan-Hung Liu, Tak-Pong Woo, Nobuyuki Aoki, Li-Hung Lin, Bi-Yi Wu, Yuichi Ochiai, Chi-Te Liang

    Nanotechnology   27 巻   頁： 075601   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  11. Nanoscale-Barrier Formation Induced by Low-Dose Electron-Beam Exposure in Ultrathin MoS2 Transistors 査読有り

    Masahiro Matsunaga, Ayaka Higuchi, Guanchen He, Tetsushi Yamada, Peter Krüger, Yuichi Ochiai, Yongji Gong, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan, Jonathan P. Bird, Nobuyuki Aoki

    ACS Nano   10 巻   頁： 9730   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  12. Thermally Assisted Nonvolatile Memory in Monolayer MoS2 Transistors 査読有り

    Guanchen He, Harihara Ramamoorthy, Chun-Pui Kwan, Yao-Hsuen Lee, Jubin Nathawat, Ratchanok Somphonsane, Masahiro Matsunaga, Ayaka Higuchi, Tomoki Yamanaka, Nobuyuki Aoki, Yongji Gong, Xiang Zhang, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan, Jonathan P. Bird

    Nano Letters   16 巻   頁： 6445   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  13. Conductance fluctuations in high mobility monolayer graphene: Nonergodicity, lack of determinism and chaotic behavior 査読有り

    Carlo R. da Cunha, Masaaki Mineharu, Masahiro Matsunaga, Naoki Matsumoto, Chiashain Chuang, Yuichi Ochiai, Gil-Ho Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, David K. Ferry, Nobuyuki Aoki

    Scientific Reports   6 巻   頁： 33118   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  14. High Current-Induced Electron Redistribution in a CVD-Grown Graphene Wide Constriction 査読有り

    Chiashain Chuang, Tak-Pong Woo, Fan-Hung Liu, Masahiro Matsunaga, Yuichi Ochiai, Nobuyuki Aoki, Chi-Te Liang

    Journal of Nanomaterials   2016 巻   頁： 1806871   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  15. Imaging coherent transport in chemical vapor deposition graphene wide constriction by scanning gate microscopy 査読有り

    Chiashain Chuang, Masahiro Matsunaga, Fan-Hung Liu, Tak-Pong Woo, Li-Hung Lin, Kenichi Oto, Yuichi Ochiai, Chi-Te Liang, Nobuyuki Aoki

    Applied Physics Letters   108 巻   頁： 123105   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  16. Conduction Mechanisms in CVD-Grown Monolayer MoS2 Transistors: From Variable-Range Hopping to Velocity Saturation 査読有り

    Guanchen He, Krishnendu Ghosh, Uttam Singisetti, Harihara Ramamoorthy, Ratchanok Somphonsane, Girish Bohra, Masahiro Matsunaga, Ayaka Higuchi, Nobuyuki Aoki, Sina Najmaei, Yongji Gong, Xiang Zhang, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan, Jonathan P. Bird

    Nano Letters   15 巻   頁： 5052   2015年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  17. The magnetic Y-branch nanojunction: Domain-wall structure and magnetoresistance 査読有り

    Zhiying Chen, Teng-Yin Lin, Xiaojun Wei, Masahiro Matsunaga, Tatsuya Doi, Yuichi Ochiai, Nobuyuki Aoki, Jonathan P. Bird

    Applied Physics Letters   101 巻   頁： 102403   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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講演・口頭発表等 16

  1. 無機ポリマー絶縁膜を有するカーボンナノチューブ薄膜トランジスタの作製と評価

    黒宮 英斗，内山 晴貴，松永 正広，荒井 俊人，片浦 弘道，大野 雄高

    第85回応用物理学会秋季学術講演会  2024年9月18日 

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    開催年月日： 2024年9月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  2. 3層構造テキスタイル摩擦発電を用いた衣服型エネルギーハーベスタ

    梅村侑史，大野雄高，松永正広

    第85回応用物理学会秋季学術講演会  2024年9月17日 

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    開催年月日： 2024年9月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  3. Carbon nanotube thin-film transistors with inorganic polymer insulator 国際会議

    Eito Kuromiya, Haruki Uchiyama, Masahiro Matsunaga, Shunto Arai, Hiromichi Kataura, Yutaka Ohno

    The 67th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium  2024年9月1日 

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    開催年月日： 2024年9月

    会議種別：ポスター発表  

  4. 裁断・縫製が容易な ３層構造テキスタイル摩擦帯電型エネルギーハーベスタ

    梅村侑史，大野雄高，松永正広

    2024年度繊維学会年次大会  2024年6月14日 

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    開催年月日： 2024年6月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  5. Transparent and stretchable triboelectric nanogenerator based on carbon nanotubes for self-powered wearable devices 招待有り 国際会議

    Masahiro Matsunaga

    2024年5月29日 

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    開催年月日： 2024年5月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  6. フレキシブルカーボンナノチューブ薄膜トランジスタの低周波雑音の評価

    黒宮英斗，内山晴貴，松永正広，片浦弘道， 大野雄高

    第71回応用物理学会春季学術講演会  2024年3月24日 

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    開催年月日： 2024年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  7. 3層構造からなる裁断・縫製可能な テキスタイル摩擦帯電型エネルギーハーベスタの作製

    梅村侑史，大野雄高，松永正広

    第71回応用物理学会春季学術講演会  2024年3月24日 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

  8. Low-frequency noise of flexible carbon nanotube thin-film transistors 国際会議

    E. Kuromiya, H. Uchiyama, M. Matsunaga, H. Kataura, Y. Ohno

    The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium  2024年3月6日 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  9. ウェラブルデバイス応用に向けた柔軟な摩擦帯電型エネルギーハーベスタ 招待有り

    松永正広

    電気情報通信学会有機エレクトロニクス研究会  2023年12月8日 

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    開催年月日： 2023年12月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  10. Performance Enhancement of Carbon Nanotube-Based Transparent and Soft Triboelectric Nanogenerator with Fluoropolymer-PDMS Mixture Dielectric Layer 国際会議

    M. Matsunaga, H. Uchiyama, Y. Ohno

    The 23rd Int. Conf. on the Science and Applications of Nanotubes and Low-Dimensional Materials  2023年6月6日 

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    開催年月日： 2023年6月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  11. Carrier doping effect of functionalized sumanenes on carbon nanotube 国際会議

    H. Uchiyama, T. Nakano, M. Matsunaga, Y. Yakiyama, H. Sakurai, Y. Gao, M. Maruyama, S. Okada, H. Kataura, and Y. Ohno

    The 23rd Int. Conf. on the Science and Applications of Nanotubes and Low-Dimensional Materials 

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    開催年月日： 2023年6月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  12. フッ素樹脂-PDMS 混合材料を用いた高出力摩擦帯電型発電シート

    松永正広、大野雄高

    第70回応用物理学会春季学術講演会  2023年3月16日 

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    開催年月日： 2023年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  13. Carbon nanotube based, stretchable and transparent triboelectric nanogenerator 国際会議

    M. Matsunaga, J. Hirotani, and Y. Ohno

    2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 

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    開催年月日： 2021年12月

    会議種別：ポスター発表  

  14. Carbon nanotube-based stretchable and transparent triboelectric nanogenerator toward wearable electronics 招待有り

    2021年12月14日 

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    開催年月日： 2021年12月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  15. Stretchable, transparent in-plane dual-electrode structured triboelectric nanogenerator 国際会議

    M. Matsunaga, J. Hirotani, and Y. Ohno

    The International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 

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    開催年月日： 2021年11月

    会議種別：ポスター発表  

  16. Output power enhancement of stretchable, transparent triboelectric nanogenerator by charge trapping layer 国際会議

    M. Matsunaga, J. Hirotani, and Y. Ohno

    The 61st Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 

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    開催年月日： 2021年9月

    会議種別：口頭発表（一般）  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 1

  1. 伸縮性をもつ摩擦帯電型発電シートの事業化可能性検証

    研究課題番号：JPMJST2044  2022年

    社会還元加速プログラム（SCORE） 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：5000000円

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科研費 2

  1. 生体親和型エネルギーハーベスターの高出力化に向けた開発と評価

    研究課題/研究課題番号：22K18062  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    松永 正広

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）

    摩擦帯電型エネルギーハーベスター(TENG)は人の動作などの低周波の運動から発電することが可能であり、自己給電型ウェアラブルデバイスの電源として相性が良い。高い柔軟性と伸縮性を有するTENGは、ウェアラブルデバイスの課題である電源の問題に解決の糸口を与えられるが、出力の更なる向上と内部インピーダンス低減が喫緊の課題である。本研究では、柔軟性や伸縮性を損なうことなく、発電能力の大幅な改善と内部インピーダンスの低減を目的とする。

  2. 摩擦帯電を用いた貼付型環境発電デバイスの開発

    研究課題/研究課題番号：20K20012  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    松永 正広

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    IoT社会の到来に際し、貼付型センサデバイスの実用化に向け柔軟な電源技術の開発が強く望まれている。環境発電の一種である摩擦帯電式発電シートは、貼付型デバイスの電源として有望であるが、デバイス駆動のためには発電能力向上・構造の最適化が不可欠である。本研究では、貼付型センサデバイス実現に向けた柔らかい発電シートの更なる出力改善に取り組む。
    今年度は、主に表面ナノ構造形成による表面積増加や電荷蓄積層導入による発電性能の改善を試みた。まず第一に、表面ナノ構造の導入は、接触面積の増加により総帯電量を増大させることができ、発電性能向上が期待できる。カーボンナノチューブを用いたランダムネットワークをテンプレートとし、エラストマー表面に微細構造を形成した。表面構造については原子間力顕微鏡にて観察した。発電性能としては、従来型のデバイスと比較して一割を超える出力向上を確認した。
    次に、電荷蓄積層導入による発電性能改善を試みた。接触帯電により生じた電荷は空気中のイオンとの吸着や電界によるドリフト等の影響で自然減少してしまうため、帯電により生じた電荷全てを活用することができない。そこで、電荷蓄積層を摩擦帯電型発電デバイス表面近傍に挿入することで、接触帯電により生じた電荷をより効率的に活用できるように試みた。電荷蓄積層としては、単層カーボンナノチューブをエラストマー材料に添加した混合材料を利用した。これにより、ウェアラブルデバイス応用に向け重要なファクターであるデバイス厚や透明性・伸縮性等の外見的特徴を損なわないデバイス構造が期待できる。この電荷蓄積層を用いたデバイス構造で得られた単位面積あたりの最大出力は18.5W/m2と従来型のデバイス構造（最大出力8.5W/m2）と比較して二倍以上の出力改善に成功した。このとき透明性や伸縮性は従来型デバイスと遜色ないものであった。
    育児休業取得により研究を一時的にストップさせた影響により、当初の予定より研究に遅れが生じてしまっている。しかし、従来型デバイスと比較して大幅な出力改善に成功した点、また１年間の研究期間伸長を考慮すると研究は着実に進展している。
    引き続き作製したデバイスの性能評価を行う。ウェアラブル性を維持した上で、更なる発電性能改善には、インピーダンス低減も必要である。ナノチューブを用いたインピーダンス低減の可能性など当初予期していなかった知見も得られており、これらの検討も併せて進めていき、目的達成に向け研究を推進していく。

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産業財産権 1

  1. 導電布および発電装置

    松永正広，大野雄高，梅村侑史

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    出願人：東海国立大学機構

    出願番号：2024-025902  出願日：2024年2月

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学術貢献活動 5

  1. The 67th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割：企画立案・運営等

    2024年9月

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    種別：学会・研究会等 

  2. The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割：企画立案・運営等

    2024年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  3. The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割：企画立案・運営等

    2023年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  4. The 62nd Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割：企画立案・運営等

    2022年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  5. The 60th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium 国際学術貢献

    役割：企画立案・運営等

    2021年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

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