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月刊機能材料 2021年3月号

【特集】IoTデバイスの電力問題解消に向けて

商品コード:
M2103
発行日:
2021年3月7日
体裁:
B5判
ISSNコード:
0286-4835
価格(税込):
4,400
ポイント: 40 Pt
関連カテゴリ:
雑誌・定期刊行物
雑誌・定期刊行物 > 月刊機能材料

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著者一覧

竹内敬治  ㈱NTTデータ経営研究所 
田中久暁  名古屋大学 
竹延大志  名古屋大学
速水浩平  ㈱音力発電 
新津葵一  名古屋大学 
矢嶋赳彬  九州大学 
星野勝義  千葉大学  
立木美奈子  千葉大学
塚田学  千葉大学
千葉大地  大阪大学 
柳谷順子  NISSHAエフアイエス㈱  

目次+  クリックで目次を表示

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【特集】IoTデバイスの電力問題解消に向けて

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IoTセンサとエネルギーハーベスター
Energy Harvesting Technology for IoT Sensors

 IoTセンサには必ず電源が必要である。電力の供給方法としては,一次電池,無線給電,エネルギーハーベスティングなどが考えられる。本稿では,プリンテッドエレクトロニクスを活用した電源技術について,エネルギーハーベスティング技術を中心にその開発動向について紹介する。

【目次】
1 IoTセンサ向けエネルギーハーベスティング技術
 1.1 はじめに 
 1.2 エネルギーハーベスティングとは
 1.3 有機太陽電池
 1.4 振動発電デバイス
 1.5 有機材料熱電発電デバイス
 1.6 エネルギーハーベスティング以外の電源技術
 1.7 プリンテッドエレクトロニクスの必要性

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ウェアラブル熱電素子の実現に向けた導電性高分子の熱電物性解明
Physics of Conducting Polymers for Wearable Thermoelectric Generators

 導電性高分子はフレキシブルな熱電変換材料として多様なIoT機器への電源供給の観点から期待される。一方で,その複雑な薄膜構造により,高性能化に向けた熱電物性や材料開発指針は十分に理解されていない。本稿では,高分子の熱電物性研究の現状を解説するとともに,最近明らかになってきた特性制御に向けた分子設計の勘所を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 代表的な導電性高分子材料
3 代表的な電荷輸送モデルとS-σ関係
 3.1 乱れを含まない系
 3.2 乱れを含んだ系
 3.3 導電性高分子で観測されるS-σ関係
4 電解質ゲート法によるキャリア濃度制御
5 ドープされた高分子膜の熱電物性
 5.1 PBTTT
 5.2 DPPT-TT
6 おわりに

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自己発電IoTセンサへ向けた発電技術
Power Generation Technology for Self Power Generation IoT Sensors
 
 IoT最大の課題である電源問題を根本的に解決するためには,「エネルギーハーベスティング技術」を使用した「自己発電IoT センサ」の開発は,必要不可欠である。そこで,実際に製品化されている弊社の「自己発電IoT センサ」の‘Smart Mat SwitchTM’と‘Smart Button SwitchTM’の説明を行う。更に,これらの「自己発電IoTセンサ」に使用されている「発電床®」と「振力電池®」の発電技術の解説と製品紹介の説明を行う。稿においては自動車への加飾方法として,上記のような観点を考慮した弊社が真空成形から進化させ開発したフィルムを貼り付ける工法と自動車外装への本格的な実用について述べる。

【目次】
1 「IoT最大の課題,電源問題」とは
2 「自己発電IoT センサ」の必要性
3 「自己発電IoT センサ」へ向けた発電技術
4 「自己発電IoT センサ」の製品紹介
5 まとめ

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自立駆動型コンタクトレンズ型センサ
Automonous Smart Contact Lenses with Sensing Capability

 本稿では,テレワーク社会を支えるリモートセンシングの一例として,自律駆動型コンタクトレンズ型センサについて概説する。近年急速に研究開発が活発化しているスマートコンタクトレンズの研究開発動向と共に筆者らが開発中のバイオ発電素子を組み合わせた自律駆動型コンタクトレンズ型持続血糖センサについて紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 研究背景
3 グルコース発電素子と融合した単独自立動作可能な持続血糖モニタリング機能付きスマートコンタクトレンズ
4 さいごに
 
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スパイキングニューロン回路を用いた低消費電力IoT回路技術
Low-power IoT Technology Based on Spiking Neuron Circuits

 IoTデバイスの電子回路には厳しい低消費電力化が求められる。我々はIoTデバイスならではの「遅さ」に着目し,スパイキングニューロン回路を用いた「待てるデジタル回路」を利用することで,ゆっくりとした制御をなるべく低消費電力に行う技術を構築した。実際に,様々な機能を約100 nWの低消費電力で実現する環境発電用の電源回路を試作し,さらに相転移材料を利用してほぼゼロエネルギーで回路の温度補償を行う技術を開発したので紹介する。タンなどが使用されている。これら車内部材に含まれる化学物質が,車内空気やダストを介して乗車者に曝露し,その健康リスクが懸念されている。本稿では,これら車内部材由来物質の測定事例に加え,そのリスクの評価法について紹介する。

【目次】
1 IoT向けの低消費電力回路
2 スパイキングニューロン回路
3 ニューロンチェーン
4 スパイク信号の意義 
5 振動発電用の電源回路
6 温度補償技術
7 まとめ
 
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[Material Report-R&D]

チオフェン重合体を用いた金色調・ブロンズ調の水性塗料の開発
Development of Water-Based Paints with Gold and Bronze Tones Using Thiophene Oligomers

 金属フレーク(メタルエフェクト顔料)を用いた金属光沢塗料は広く利用されている。近年,金属を含有しない化合物のみで金属調光沢を発現する顔料がいくつか開発されており,メタルエフェクト顔料塗料が内蔵する問題点の克服が期待されている。筆者らのグループは,これまでチオフェン重合体を用いた油溶性塗料が金色調光沢を発現することを報告してきたが,近年,その水性版が開発できたので,その材料物性について概説する。

【目次】
1 はじめに
2 オリゴマーの合成とキャラクタリゼーション
3 塗布膜の作製,外観および表面形態
4 塗布膜の光学および表面特性
5 塗布膜中での分子配向
6 水に対する膜の溶解耐性
7 おわりに

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永久磁石を利用したコンクリート埋設鉄筋可視化手法の開発
Development of New Method to Visualize Concrete Buried Rebars Using Permanent Magnets

 鉄筋などの磁性体は磁束を集める性質がある。つまり,鉄筋が永久磁石に近づくと,もともとその永久磁石の周囲にできていた磁界分布は変化する。この変化を磁気センサで観測することで,コンクリートのどこにどれくらいの太さの鉄筋が埋まっているか,非破壊で検出可能となる。本稿ではこのようなコンセプトを用いた試作機を用いた実例を示しながら,コンクリートに埋設された鉄筋を可視化する新たな計測手法を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 新しい鉄筋探査機の設計
3 計測結果
 3.1 鉄筋試験片を用いた計測
 3.2 鉄筋以外の金属は検知しない結果
 3.3 コンクリート壁を用いた試験測定と破断診断
4 おわりに

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半導体ガスセンサとその応用
Sensor Technology and Applications of Semiconductor Gas Sensor

 現在、様々な検知方式のガスセンサが実用化され、多くの用途で利用されている。その中の一つで、長年市場での使用実績がある「半導体式ガスセンサ」の検知原理や特徴を説明し、その長所を生かして商品化された製品事例を紹介する。半導体式ガスセンサは、今後さらに多くの製品に応用され、様々な分野への展開を期待する。の周囲にできていた磁界分布は変化する。この変化を磁気センサで観測することで,コンクリートのどこにどれくらいの太さの鉄筋が埋まっているか,非破壊で検出可能となる。本稿ではこのようなコンセプトを用いた試作機を用いた実例を示しながら,コンクリートに埋設された鉄筋を可視化する新たな計測手法を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 半導体ガスセンサの検知原理
3 半導体ガスセンサの構成
4 半導体ガスセンサの特性
 4.1 感度・選択性
 4.2 ガス応答性
 4.3 温湿度依存性
 4.4 経時特性
 4.5 耐久性
5 センサ特性の制御方法
 5.1 金属酸化物種と材料調製方法
 5.2 触媒添加
 5.3 動作温度の最適化
6 半導体式ガスセンサ応用製品
 6.1 冷媒漏れ検知
 6.2 オゾン検知
 6.3 口臭チェッカー
 6.4 アルコール検知器
 6.5 ガスクロマトグラフ
 6.6 口臭測定器
7 今後の展開

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[Market Data]

プリンター用ケミカルスの市場動向

【目次】
1 世界のプリンター市場
2 国内プリンター市場
3 プリンター用ケミカルスの市場動向

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[Material Profile]

2,5–キシレノール(2,5–Xylenol)

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