| Project/Area Number |
22K14417
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 昂志 金沢工業大学, 工学部, 講師 (80774471)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | アクチュエータ / センサ / 人工筋肉 / 空力制御 / 膜翼 / 薄翼 / 低レイノルズ数 / 高電圧 / 空力 / 空力制御デバイス / モーフィング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はスマート材料分野の高機能新材料「誘電エラストマアクチュエータ」(Dielectric Elastomer Actuator: DEA)を航空分野と融合し，従来の翼モーフィング技術では不可能だった，外部環境をセンシングし最適な形状にモーフィングする柔軟膜翼の実現を目指す．本研究は，実現の鍵となるDEAによる柔軟膜形状のセンシング技術及び形状制御技術を構築・実証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は，大きく二つのことを実施した．
一つは，誘電エラストマアクチュエータの基礎特性の調査である．電極厚さや電極面積やエラストマ厚さ，膜面積に対する電極面積の比率などを変化させた際に，面積ひずみや耐電圧がどのように変化するかを確認した．また，絶縁破壊が縁で起こりやすいことを確認した．
もう一つは，誘電エラストマセンサの基礎特性の調査である．先行研究を参考に，誘電エラストマセンサを引っ張り，その際に静電容量がどのように変化するかを観察した．これにより，変形量と静電容量変化は概ね線形関係にあり，静電容量によって誘電エラストマセンサの変形量を推定できることを確認した．また合わせて，現在の誘電エラストマセンサ製作方法において十分にセンシングできることを確認した．一方で，引張時と収縮時のヒステリシスが見られたため，新たな課題と考えている．また，これに先立ち，誘電エラストマセンサの周波数特性を試験した．今回用意した試験片では，1000Hz付近において静電容量の計測結果のばらつきが小さかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
進捗は遅れている．この理由の一つは，当初想定していなかった，絶縁破壊の問題である．当初は誘電エラストマ膜を挟んでおけば確実に絶縁できると考えていた．しかし実験してみると，絶縁破壊によって生じる短時間の高電圧の電流により，電磁波が発生しているようであった．ほかの誘電エラストマアクチュエータ・センサがアンテナのようにこの電磁波を拾ってしまうことによって，予期せぬ電圧が印加されてしまうことが分かった．この電圧は数100Vの大きさとなっており，接続している機器にダメージを与えてしまう可能性があるため，この対策を施そうとしている最中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，前述の絶縁破壊の問題に対する対策を施し，その効果を検証する．バリスタを使うことで対策が可能であると考えている．
この対策が終了したのち，膜への加圧装置を作成し，膜への圧力と変形とセンサ出力の変化の関係を明らかにする．それを基に，センサ出力から膜の変形量を推定することを試みる．その後，この知見を活用して，風洞中に膜翼を設置し，膜に誘電エラストマセンサを取り付け，膜の変形状況をセンシングすることを試みる．
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