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보고서 상세정보

능동적 환경 적응형 차원진화 에너지 변환 소재
Smart energy materials with self-adaptive and reversible switching of energy conversion mode

  • 과제명

    능동적 환경 적응형 차원진화 에너지 변환 소재

  • 주관연구기관

    성균관대학교
    SungKyunKwan University

  • 연구책임자

    이재찬

  • 참여연구자

    신영한   김상우   손준우   최택집   황동목   김용현  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-11

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201600001220

  • 과제고유번호

    1711027168

  • 키워드

    상시 에너지 변환 자발적 환경 적응성 가역성 유전,알고리즘 제일원리 계산Full time energy conversion,Self adaptive,Reversible,Genetic Algorithm,1st Principle's calculation

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    IV. Result of preliminary study

    1. Patent analysis and portfolio
    - The number of patents for energy harvesting technol...

    IV. Result of preliminary study

    1. Patent analysis and portfolio
    - The number of patents for energy harvesting technology increases rapidly since late 2000.
    - There exist few patents related to reversible switching of energy conversion mode.
    - Most relavent patents are concerned with hybrid energy harvesting technology, which is different from our proposed materials.
    - A patent has been applied from this preliminary study.
    - Patent portfolio and road map have been made.

    2. Computational materials science for high speed screening
    - The first-principles calculation was performed to predict materials properties of the 2D active layers and dimensionality- evolving materials in which the active layer and property control layer are bound each other.
    - Electronic band structures and absorption coefficients of the 2D active layer and dimensionality-evolving materials were calculated.
    - Piezoelectric coefficients of the 2D active layer and dimensionality-evolving materials were calculated.
    - Thermoelectric properties of the 2D active layer and dimensionality-evolving materials were calculated.
    - Genetic algorithm was used to obtain an optimum band gap of the 2D active layer.

    3. Processing for high throughput screening
    - Three patents are applied from this preliminary study.

    4. Materials DB for active layers and property control layers
    - TMD material was selected as the first active material for the study.
    - Azobenzene was studied as the first property control material.
    - Five materials I.e., stillbene, diayethene, fulgide, spiropyran, naphthopyran groups, were found and included in the material D/B of property control layer.

    5. Preliminary study
    - The effect of property control layers on the electronic band structure, photovoltaic, piezoelectric and thermoelectric properties of the dimensionality-evolving materials was found.
    - Estimation on energy generation from the calculated photovoltaic, piezoelectric and thermoelectric properties was obtained, suggesting the possibility of realizing the dimensionality-evolving materials for energy harvesting materials.


    외부 환경에 대해 능동적으로 적응하여 광전 압전 열전 에너지 변환 모드를 가역적으로 전환시켜 외부 환경에 대해 가장 적합한 모드의 에너지 변환과 상시 에너지 수득을 가능케 하는 스마트 차원진화 에너지 변환 소재의 구현을 위해 선기획...

    외부 환경에 대해 능동적으로 적응하여 광전 압전 열전 에너지 변환 모드를 가역적으로 전환시켜 외부 환경에 대해 가장 적합한 모드의 에너지 변환과 상시 에너지 수득을 가능케 하는 스마트 차원진화 에너지 변환 소재의 구현을 위해 선기획연구를 수행함.
    광전 압전 열전 모드 간 전환에 대해 6건의 소재를 도출하고 1건의 특허를 출원하였음 나머지 건에 대해서는 향후 보완을 거쳐 특허 출원을 진행할 계획임 또한 본연구에서 사용할 high throughput 합성을 위한 기법에 대해 특허 건을 출원함.
    차원진화 구조를 구성하는 기본적 물질인 이차원 활성층에 대해서 제일원리 계산을 이용하여 활성층 물질에 대한 연구를 진행하였고 이종접합 이차원 활성층에 대해서 유전 알고리즘 계산을 진행하여 저차원 물질에서 고속 screening 계산 기법을 확인함.
    물성제어층으로 사용될 유기분자들에 대하여 외부 환경에 대응해 변이 과정을 조절할수 있는 방법을 조사하였고 추가적인 물성제어층 후보 물질들을 탐색함.
    마지막으로 차원진화 구조에 대한 광전 압전 열전 물성에 대한 계산을 진행하였고 해당 차원진화 구조가 IOT 센서를 위한 대기전력 이상의 전력을 공급할 수 있는 효율을 가질 수 있는 가능성을 확인함.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 13
    7. 목차 ... 14
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 15
    9. 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 15...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 13
    7. 목차 ... 14
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 15
    9. 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 15
    10. 2. 대상 소재기술의 정의 및 개념 ... 16
    11. 제2장 기술개발 현황 및 조사·분석 ... 18
    12. 1. 국내·외 기술개발 현황 ... 18
    13. 2. 선행 연구 조사·분석 및 시사점 ... 18
    14. 제3장 기술개발 목표 및 내용 ... 20
    15. 1. 원천특허 포트폴리오 ... 20
    16. 2. 연구개발 내용 및 범위 ... 52
    17. 3. 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 56
    18. 4. 국가 소재 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 56
    19. 5. 先연구내용 및 결과 ... 57
    20. 제4장 先기획연구 활동 추진 내용 ... 76
    21. 1. 先기획연구 추진 체계 ... 76
    22. 2. 先기획연구 방법론 ... 76
    23. 3. 先기획연구 활동 내용 ... 80
    24. 제5장 기대성과 및 활용계획 ... 82
    25. 1. 기대성과 ... 82
    26. 2. 상용화 예상 분야 ... 82
    27. 3. 경제성 분석 ... 85
    28. 제6장 참고문헌 ... 86
    29. 끝페이지 ... 87
  • 참고문헌

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