研究内容

本研究室が現在行っている研究内容を紹介します

局所放電発光と電気トリーの同時観察による電気トリー進展機構の解明

放電発光の観察は暗室であることが要求されますが、その場合、電気トリーの進展の様子を観察することはできません。私たちの研究室では、測定系の工夫と部屋の光量を調節することによって、電気トリーの進展とトリー管内で発生する比較的明るめの局所放電発光を同時に観測することができるシステムを有しています。これによって、放電発光量や電気トリーの進展量を定量的に評価することが可能となり、電気トリー進展機構の解明に役立つ新しい知見を得るべく、日々研究をおこなっています。

絶縁耐力の向上を目的とした架橋度傾斜シリコーンゴムの開発

シリコーンゴムはその架橋度の違いによって、進展する電気トリーの様子が異なることが知られています。パールチェーン型の電気トリーは、シリコーンゲル中に発生するバブル部とストリング部が繋がった形状をしています。さらに架橋度を低くするとくびれのない寸胴状の電気トリーが発生します。これらの結果からそもそもの絶縁耐力の高い高架橋のシリコーンゴムと絶縁耐力は劣るが電界緩和やトリー消失が期待される低架橋のシリコーンゲルを組み合わせて架橋度を傾斜させることで，材料全体の絶縁耐力や寿命の向上につながるのではないかと考え、研究をおこなっています。現在、低架橋と高架橋の界面において電気トリーの対向電極側への進展を抑制する効果（バリア効果）がみられることを見出し、これについて詳細を検討しています。

レーザーアブレーション法による有機半導体ナノ粒子コロイドの作製

電子素子を作製する際に、低温で安く作ることは産業的に非常に大きな課題です。当研究室では、一般的な溶媒に溶けない難溶性の有機半導体材料をコロイド化することで低温・安価作製を実現する研究を行っています。

ミクロンサイズの有機半導体材料を溶媒に混合してから高い強度のレーザーパルスを照射すると、数十ナノメートルサイズの粒子（ナノ粒子）が生成され（レーザーアブレーション法）、そのナノ粒子が溶媒中に安定に分散する条件を作ることでナノ粒子コロイドが得られます。この過程において、有機半導体材料や溶媒の種類などのナノ粒子コロイドの分散安定性に影響する要因を究明する研究や、レーザーの強度や照射条件などのナノ粒子の形状やサイズに影響する要因を究明する研究を行っています。

有機半導体ナノ粒子コロイドを用いた電子素子の作製

ほとんどの有機半導体材料はNO2などの有害なガスに触れると電気抵抗率が大きく変わります。そして、ナノ粒子は体積当たり比表面積が非常に大きいためガスとの反応場が多くなります。これらの特徴を活かして、有機ナノ粒子コロイドを用いて有害なガスを検知するガスセンサーを開発する研究を行っています。二つの電極が形成された基板上に有機半導体のナノ粒子コロイドを成膜し、膜の電気抵抗率の変化を測定するだけでガスの検知が可能であるため、低コストで検知時間がとても短いセンサーの作製が可能になると期待できます。

他にも、ほとんどのディスプレイの駆動素子として使われる薄膜トランジスタやそれを含む電子回路を有機半導体ナノ粒子コロイドを用いて作製することや、フレキシブルで軽量の有機薄膜太陽電池に応用する研究も行っています。