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研究内容research

−高電圧分野に関する研究−

直流破壊現象に関する基礎研究

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直流破壊現象に関する基礎研究を推進するために、新しい観測技術の開発とその適用にも積極的に取り組んでいます。直流高電界下における固体や液体材料の破壊現象は、空間電荷の影響を大きく受けために複雑です。しかも、気体の場合と比べて破壊電界は非常に高く、不確定な時期に突然引き起こされることから、その初期過程の物理については未だ不明な点が多く存在します。本研究室では、長尺イメージガイドスコープ(長さ20m)とストリークカメラの組み合わせによる直流破壊前駆現象の流し取りシステムを構築しました。図は、そのシステムで観察した針対球電極間の複合絶縁体(シリコーン油と高分子フィルム)が破壊する初期過程(10ns)のストリーク像です。


ナノ秒極性反転パルス放電の物理と環境保全技術への応用

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環境への問題意識の高まりに伴い、放電を利用した環境保全機器の開発が盛んです。特に、幅の短い高電圧パルスを繰り返し印加することにより得られる非平衡プラズマを利用したオゾン生成、排ガス処理および排水処理が注目されています。私たちは電極間に直流バイアスが加わった状態のもとで10-7秒以下の短期間だけ極性が反転したときの放電現象の物理について研究するとともに、この手法の排ガス処理や排水処理技術への適用を目指しています。模擬排ガスの酸化分解実験において、従来技術である単一極性の繰り返しパルス放電処理方法よりも遥かに高い処理効率を得ることに成功しています。


インバータ駆動モータの部分放電劣化評価装置の開発

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インバータ制御により駆動するモータには、インバータサージと呼ばれる異常電圧が高頻度にて伝搬するため、これによる絶縁劣化が問題視されています。私たちは、誰でも簡単に、モータ絶縁材料の部分放電発生確率を自動測定できる装置を開発しました(特願2009-53036)。放電現象は電圧波形や雰囲気などに影響します。本装置は,これらのパラメータを制御できるのはもちろん、部分放電の発生確率を自動的に統計処理してくれるので、各種絶縁材料の評価に用いることができます。




−有機材料分野に関する研究−

フォトニック結晶に関する研究

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フォトニック結晶とは屈折率の異なる物質を光の波長程度の周期で規則的に配列させた構造体です。フォトニック結晶には、フォトニックバンドギャップと呼ばれる光の禁止帯が存在します。これらは、1987 年にE. Yablonovitch とS. John により提唱された概念であり、様々な応用が期待されています。例えば、フォトニックバンドギャップを利用することによって、光の閉じ込めや急峻な曲げなどが可能となります。また、フォトニック結晶は、数マイクロメートルの大きさでプリズムやフィルタなどの光学素子が形成できるため、光デバイスの小型化、集積化が可能となることから、微小光回路などへの応用も期待されています。我々は、実際のデバイスを作製して実験すると共に平面波展開法やFDTD法などを利用した数値計算なども行っています。


液晶チューナブルフォトニック結晶に関する研究

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光の偏光角や透過帯域などの特性を自由に制御することができるフォトニック結晶は、次世代のオプティカルデバイスとして期待されています。一方、外部信号によって特性を自由に変化させることができるチューナブルフォトニック結晶は応用上で極めて重要となります。電気的、化学的、機械的な変調方式がありますが、我々はフォトニック結晶に光学異方性を有する液晶を導入したチューナブルフォトニック結晶を研究しています。