🔋 圧電エナジーハーベスティング / Piezoelectric Energy Harvesting
Piezoelectric Energy Harvesting – MEMS, Nano, IoT Applications
📖 概要 / Overview
圧電エナジーハーベスティングは、振動・圧力・運動エネルギーを電気に変換する技術です。
Piezoelectric energy harvesting converts vibration, pressure, and motion into electrical energy.
電池交換不要のIoTデバイスやウェアラブル機器向けに重要性が高まっています。
It is becoming increasingly important for battery-free IoT devices and wearable electronics.
🔬 主な方式 / Major Approaches
🌉 MEMSハーベスタ / MEMS Harvesters
- Si基板上に圧電薄膜を形成し、微小構造で発電 Thin-film piezoelectric layers on Si substrates for micro-scale power generation
- 無線センサーやマイクロシステムの電源に応用 Applied to wireless sensors and microsystems
🧬 ナノジェネレータ / Nanogenerators
- ZnOナノワイヤや2D材料を利用 Utilizing ZnO nanowires or 2D materials
- 超小型・フレキシブル電源に応用 Applied to ultra-small, flexible power supplies
👕 ウェアラブル発電 / Wearable Harvesters
- PVDFフィルムを用いた衣服・皮膚装着型デバイス Wearable devices using PVDF films
- バイオメカニカルエネルギー回収に応用 Applied to biomechanical energy recovery
📐 模式図 / Schematic
graph TD
A[Vibration Energy] --> B[MEMS Harvester]
A --> C[Nanogenerator]
A --> D[Wearable Harvester]
B --> E[Wireless Sensor Nodes]
C --> F[Nano/2D Devices]
D --> G[Wearable IoT]
⚖️ 材料選択のポイント / Material Selection Points
| タイプ / Type | 推奨材料 / Recommended Materials | 特徴 / Features |
|---|---|---|
| MEMS | ScAlN, AlN | CMOS互換、微細加工適合 CMOS compatible, MEMS ready |
| ナノ / Nano | ZnO, MoS₂ | ナノ構造適合、柔軟 Nano-structured, flexible |
| ウェアラブル / Wearable | PVDF, PVDF-TrFE | 柔軟・印刷可能 Flexible, printable |
🔮 展望 / Future Directions
- 自立駆動IoT / Self-powered IoT: センサーノードの電源供給 Powering autonomous sensor nodes
- バイオ応用 / Bio Applications: 埋め込み医療機器のエネルギー回収 Energy harvesting for implanted medical devices
- 集積化 / Integration: SoC・MEMS回路との直接統合 Direct integration with SoC and MEMS circuits
📚 関連リンク / Related Links
👤 著者・ライセンス / Author & License
| 項目 / Item | 内容 / Details |
|---|---|
| 著者 / Author | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
| GitHub | Samizo-AITL |
| ライセンス / License | 教育目的での再配布・改変自由 / 商用利用は要許可 |