Characteristic evaluation of polyimide film at liquid nitrogen temperature and application for soft actuator

• Project/Area Number: 15K20908
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems; Design engineering/Machine functional elements/Tribology
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: YAMAGUCHI Daisuke 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (00735657)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ソフトアクチュエータ / メカトロニクス / フィルモティクス / 極低温 / 液体窒素 / 極限環境 / ポリイミド / 溶着技術 / 圧空成型 / 剥離試験 / 引張試験機 / ガス圧 / 引張試験

Outline of Final Research Achievements

In this research, we have developed a soft actuator that can be flexible near liquid nitrogen temperature (77K).
To realize a soft actuator for an extreme environment, a welding technology of polyimide (PI) films was fabricated and evaluated. By using this technology, PI balloon and PI bending soft-actuator were realized.
The actuator has succeeded in driving around -195 degrees Celsius, which was impossible to realize with conventional soft actuators.

Research Products

• [Presentation] 月面着陸用エアバッグを対象とした大型ポリイミドフィルム溶着装置の製作 (2018)
  • Author(s): 佐藤亮，山口大介，髙橋洋介，石野裕二，髙崎正也，水野毅
  • Organizer: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [Presentation] ポリイミド溶着技術を応用した月面着陸用エアバック気室構造の改良 (2018)
  • Author(s): 髙橋洋介，山口大介，佐藤亮，石野裕二，大槻真嗣，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [Presentation] ポリイミドフィルム製空圧アクチュエータへの印加圧力向上を目的としたポリイミドフィルム溶着手法の確立 (2017)
  • Author(s): 高井和貴，山口大介，上村崚太郎，花木樹也，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 2017年度精密工学会春季大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-13
• [Presentation] 液体窒素温度環境用空圧フィルムアクチュエータの成形加工による製作 (2017)
  • Author(s): 山口大介，花木樹也，高井和貴，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2017 in Fukushima
• [Presentation] フィルモティクスへの応用を目的とした極薄型バルブの原理確認 (2017)
  • Author(s): 山口大介，真鍋達矢，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム（SEAD29)
• [Presentation] ヒトが生きられない極限環境を目指せ！人のように柔らかなアクチュエータ (2017)
  • Author(s): 山口大介
  • Organizer: 2017年度精密工学会北陸信越支部学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 極低温環境用ソフトアクチュエータにおけるリーク量の屈曲回数依存性の評価 (2016)
  • Author(s): 花木樹也，山口大介，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 2016年度精密工学会秋季大会
  • Place of Presentation: 茨城大学水戸キャンパス（茨城県水戸市）
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] Pneumatic Actuator using Polyimide Film for Liquid Nitrogen Temperature (2016)
  • Author(s): D. Yamaguchi, T. Hanaki, R. Kamimura, Y. Ishino, M. Hara, M. Takasaki, and T. Mizuno
  • Organizer: Actuator 2016
  • Place of Presentation: Messe Bremen (Bremen, Germany)
  • Year and Date: 2016-06-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 極低温環境下で駆動可能なフィルモティクス用簡易配管方法の検討 (2016)
  • Author(s): 山口大介，花木樹也，上村崚太郎，石野裕二， 原 正之，高崎 正也，水野毅
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市，神奈川）
  • Year and Date: 2016-06-10
• [Presentation] 極限環境に適用可能なソフトアクチュエータの基礎特性評価 (2016)
  • Author(s): 山口大介，花木樹也，上村崚太郎，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学日吉キャンパス協生館 （神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-05-18
• [Presentation] 極低温環境用空圧フィルムアクチュエータの性能向上を目的としたポリイミドフィルム溶着状態の評価 (2016)
  • Author(s): 上村崚太郎, 山口大介, 花木樹也, 原正之, 石野裕二, 高崎正也, 水野毅
  • Organizer: 2016年度精密工学会春季大会 学術講演会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 野田キャンパス（千葉県野田市）
  • Year and Date: 2016-03-15
• [Presentation] Driving Performance of Soft Film Actuator for Liquid Nitrogen Temperature Environment (2015)
  • Author(s): Tatsuya Hanaki, Daisuke Yamaguchi, Yuji Ishino, Masayuki Hara, Masaya Takasaki, Takeshi Mizuno
  • Organizer: The 19th International Conference on Mechatronics Technology
  • Place of Presentation: Tokyo Institute of Technology Ookayama Campus (Meguro-ku, Tokyo)
  • Year and Date: 2015-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 拮抗駆動型液体窒素温度環境用ソフトアクチュエータの試作と評価 (2015)
  • Author(s): 山口大介，花木樹也，上村崚太郎，原正之，石野裕二，高崎正也，水野毅
  • Organizer: 2015年度精密工学会秋季大会 学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2015-09-04
• [Presentation] ポリイミドフィルムを用いた液体窒素温度環境用ガス圧ソフトアクチュエータの試作と評価 (2015)
  • Author(s): 花木樹也，山口大介，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: 京都市勧業館みやこめっせ(京都府，京都市）
  • Year and Date: 2015-05-17
• [Presentation] 宇宙環境における使用を目的としたソフトアクチュエータの提案と試作 (2015)
  • Author(s): 山口大介，花木樹也，石野裕二，原正之，高崎正也，水野毅
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: 京都市勧業館みやこめっせ(京都府，京都市）
  • Year and Date: 2015-05-17
• [Presentation] Fabrication and Evaluation of Soft Film Actuator for Low Temperature Environment (2015)
  • Author(s): Daisuke Yamaguchi, Tatsuya Hanaki, Yuji Ishino, Masayuki Hara, Masaya Takasaki, and Takeshi Mizuno
  • Organizer: The 6th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center (Ginowan City Okinawa, Japan)
  • Year and Date: 2015-04-22
  • Int'l Joint Research
• [Book] アクチュエータの新材料、駆動制御、最新応用技術 (2017)
  • Author(s): 技術情報協会
  • Total Pages: 536
  • Publisher: 技術情報協会
• [Remarks] 埼玉大学制御工学研究室極限環境アクチュエーションホームページ
  • URL: http://control.mech.saitama-u.ac.jp/home-j.html
• [Remarks] 埼玉大学研究者総覧 山口大介
  • URL: http://s-read.saitama-u.ac.jp/researchers/pages/researcher/sTqbdsXy
• [Remarks] 埼玉大学S-read（山口大介）
  • URL: http://s-read.saitama-u.ac.jp/researchers/pages/researcher/sTqbdsXy
• [Remarks] 埼玉大学制御工学研究室ホームページ
  • URL: http://control.mech.saitama-u.ac.jp/