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- W2523334826 abstract "E-mail: tyoshi@pe.osakafu-u.ac.jp [はじめに] 多くの圧電MEMS振動発電素子において先端に錘を有する片持ち梁構造が採 用されており、我々も BiFeO3薄膜を用いた片持ち梁型振動発電素子の試作を行ってきた。 構造が単純であること、素子の小型化と低共振周波数化を両立できることなどの利点があ る一方で、錘に回転運動が生じるという欠点もある。そのため素子を小型化すると比較的 低い印加加速度で、(発電量)∝(印加加速度)の関係を満たさなくなる。錘の回転運動を防ぐ には、両持ち梁構造にすることが有効であるが、この場合バネ定数が大きくなり低共振周 波数化が困難となる。そこで本研究では、片持ち梁構造と両持ち梁構造の利点を併せ持つ 新規な多自由度構造を考案し素子の試作と特性評価を行った。 [実験及び結果] Sol-gel法により膜厚 250nmの BiFeO3薄膜を LaNiO3/Pt/Ti/SOI基板上に製 膜した。MEMSプロセスを用いて Fig. 1に示すような振動発電素子を作製した。錘と梁の 支持部の位置を同じにすることで、回転運動の抑制と低共振周波数化を両立させている。 また一つの錘を複数のバネで支える多自由度系の構造となっている。この構造では針の部 位によって印加される歪の方向が変わるため、通常は誘起された電荷がキャンセルされて しまう。しかし作製した BiFeO3薄膜が下向きにセ ルフポーリングしていることを考慮して、上部及 び下部電極を配置することで、このキャンセルを 防ぐことができた。4.7mgの錘を素子の中央に配 置し、0.013Grmsの振動を印加することで振動発電 特性の評価を行った。インピーダンス整合する 6.31kΩの負荷抵抗を接続したときの振動発電特性 を Fig. 2に示す。振幅の増大に伴い、発電量が上 昇し、線形の共振現象が確認できた。最大出力は 8.6nWˑmm -2 ˑG であり、その時の共振周波数は 420Hz、Q値は 230であった。しかしながら、得ら れた振動特性および発電特性は予測した値と異な っており、講演ではその要因と解決方法について 考察する。 [謝辞] 本研究はNEDO平成 23年度先導的産業技 術創出事業の支援を受けている。 Fig. 1 新規多自由度系振動発電素子" @default.
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