プレスリリース

2016.07.19

環境の変化を感知し、半永久的に駆動するアクチュエーター -わずかな湿度の揺らぎを動力源とする新技術 -:化学生命工学専攻 相田卓三教授 等

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター創発ソフトマター機能研究グループの相田卓三グループディレクター(東京大学大学院工学系研究科教授)、宮島大吾基礎科学特別研究員と東京大学大学院工学系研究科の荒添弘樹大学院生らの研究グループは、環境に存在する湿度の揺らぎをエネルギー源として半永久的に駆動する薄膜アクチュエーターを開発しました。
現代社会は主に化石燃料のエネルギーによって支えられていますが、その埋蔵量には限りがあります。そのため、持続可能な社会を実現するためには、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用可能なエネルギーに変換・貯蔵する技術の開発が不可欠です。また、モバイル機器やウェアラブルデバイスの発展が著しい昨今、コンセントなどに接続する必要のない、軽くて小さい動力源の開発も重要です。この動力源を実現するには、身の回りにある未利用のエネルギーを集め“その場で”エネルギーに変換する「エナジーハーベスティング技術」の開発が必要です。
研究グループは、わずかな湿度変化に応答し半永久的に動き続ける薄膜アクチュエーターを開発しました。この薄膜は水分の吸着量に応じて屈伸するため、湿度変化に応じて屈伸運動を示します。今回開発した薄膜は、従来のものより少ない水分量で大きくかつ高速に屈伸運動を行います。また、局所的な湿度変化を運動エネルギーに高効率で変換できるため、汎用の湿度計では感知できないほど小さな湿度変化にも応答します。さらに、薄膜への水分の吸着は熱や光にも影響を受けるため、さまざまな“環境の揺らぎ”を薄膜の運動エネルギーに変換することが可能です。
 本成果は、今後、エナジーハーベスティング技術、エネルギー変換材料の設計に大きな影響を与えると考えられます。また、薄膜の運動エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換する技術を実現することで、実際のデバイスでの利用が期待できます。
 本研究は、科学研究費助成事業 特別推進研究「物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現」、総合科学技術・イノベーション会議の革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)の支援を得て行われました。
本成果は、国際科学雑誌『Nature Materials』に掲載されるのに先立ち、オンライン版(7月18日付け:日本時間7月19日)に掲載されます。

プレスリリース本文: /shared/press/data/setnws_20160719104259546348182528_309374.pdf

Nature Materials URL: http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4693.html

<記事>
理化学研究所 http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160719_1/