会話や音楽で発電できる超薄型音力発電素子を開発：総厚み50μm、電力密度は8.2W/m2

東京大学の研究グループは、会話や音楽、環境騒音などを利用して発電できる「音力発電素子」を開発した。総厚みは50μmと極めて薄く、電力密度も世界最高レベルを実現した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

マスクに貼りつけLEDを発光、センサーシステムの電力源にも

　東京大学大学院工学系研究科のOsman Goni Nayeem特任研究員（研究当時）、李成薫講師、横田知之准教授、染谷隆夫教授らによる研究グループは2023年9月、会話や音楽、環境騒音などを利用して発電できる「音力発電素子」を開発したと発表した。総厚みは50μmと極めて薄く、電力密度も世界最高レベルを実現した。

　開発した音力発電素子は、電界紡糸法を用いて作製した複数のナノファイバーシートを積層している。具体的には、圧電材料であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）ナノファイバーシートを、2層のナノファイバー電極シートで挟んだ構造である。

　ナノファイバーシートは、ファイバー径が数百ナノメートルという多数のファイバーによって形成されている。シート上に多数の微細な穴があるため全ての層に通気性があり、音による空気の振動はPVDFナノファイバーシートに直接伝わる。しかも、PVDFナノファイバーシートを形成するファイバーの配光を一方向とした。これにより115dBの音源に対し、電力密度は8.2W/m²という、世界最高レベルを達成したという。

超薄型ナノメッシュ音力発電素子の構造と各層の拡大図［クリックで拡大］ 出所：東京大学

ナノメッシュ音力発電素子の発電性能［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　研究グループは、開発したナノメッシュ音力発電素子をマスクに貼りつけ、実証実験を行った。この結果、会話の音や周辺からの音楽を電力に変換し、マスク上のLEDを発光させることに成功した。また、温湿度センサーで計測した温度と湿度のデータを無線転送するセンサーシステムの電力源として利用できることも確認した。

マスクと組み合わせたナノメッシュ音力発電素子の応用例［クリックで拡大］ 出所：東京大学