柔軟性と高出力を両立する「発電ゴム」の開発に成功

   株式会社リコー（社長執行役員：三浦善司）は、圧力や振動により高い発電性能を発揮する新しい柔軟材料「発電ゴム」の開発に成功しました。
   圧力による発電技術は、環境発電^*（エネルギーハーベスティング）の1つとして、注目を浴びています。従来は、圧力による発電材料(圧電材料)として、セラミックスや高分子樹脂などが活用されています。セラミックスは、比較的多くの電力が取り出せるものの、壊れやすい、重いなどの課題から、活用範囲が限られています。また、高分子樹脂は、薄くすることによる柔軟性はありますが、取り出せる電力は微量です。今回リコーが開発した「発電ゴム」は、柔軟性の高いフレキシブルなシート状でありながら、セラミックス圧電材料と同等の高い発電性能を有する新規材料です。セラミックスや高分子樹脂の課題を解決し、それぞれの利点である高出力と柔軟性を両立したことにより、その用途は格段に広くなります。
   リコーは、センサーを始めとする多方面での活用に向けて、本技術の実用化開発を進めます。将来的には、さまざまなものが通信機能を持つIoT（Internet of Things）社会の進展に伴い、有効な発電材料としての貢献を目指します。
*環境発電：圧力や振動、光、温度差、電波といった身の回りに存在するエネルギーから電力を得ること

 

   従来の代表的な圧電材料であるセラミックスは、機器設備の圧力・振動センサーなどの電子部品として普及しており、高出力ではありますが、壊れやすい、鉛を含む、重いなどの課題が残っています。これに対し、今回リコーが開発した「発電ゴム」は上記の課題を解決した上、数百万回の繰り返し負荷試験でも性能劣化がないという耐久性も有しています。
   一方、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子樹脂は、柔軟性を特徴としていますが、出力できる電力は微量です。「発電ゴム」は、セラミックス並みの発電性能を有しながら高分子樹脂にもまさる柔軟性を有しており、小さな圧力にも反応する感度と、大きな圧力への耐久性を実現しています。
   さらに「発電ゴム」は、柔軟であることから加工しやすく、セラミックスのような高温加工が不要なため高い生産性が望めます。
   柔軟性、高出力に加え、耐久性、加工性、生産性にも優れる「発電ゴム」は、設置場所の制約が少なく大面積での利用も可能なので、セラミックスや高分子樹脂に比べ、多方面への応用が可能になります。

 

   「発電ゴム」の発電機構は、従来の圧電材料とは異なります。現在、東京理科大学（山本貴博准教授）との共同研究により、最先端の計算化学技術を用いた分子レベルでの発電機構の解析を始めており、材料の可能性をさらに拡張して将来の多岐にわたる応用展開を目指します。
   リコーは、「発電ゴム」の柔軟性と高出力を強みに、他社技術との融合による新規ソリューションの展開も視野に、IoT社会に貢献してまいります。

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