1993 Fiscal Year Annual Research Report

電気で作動する有機導電性高分子ゲルを用いた人工筋肉の開発

Research Project

Project/Area Number	03555188
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	長田義仁北海道大学, 理学部, 教授 (60007804)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安永秀計北海道大学, 理学部, 助手 (80241298)
Keywords	高分子ゲル / 人工筋肉 / アクチュエータ / 電導性高分子 / ケモメカニカルシステム / 電荷移動錯体 / テトラシアノキノジメタン / エネルギー変換
Research Abstract	従来のモーターや油圧システムに代わる新しいタイプの小型アクチュエータ開発および素材探索を研究目的とし、今年度は高分子の協同現象と集合反応を利用したON-OFF型電気収縮性ケモメカニカルシステムの作動、機構について検討した。ドナー性の高分子網目としてポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクセプター性のドーパントとして、クロラニル、テトラシアノベンゼン、テトラシアノエチレンなどを用いた。このゲルの電気収縮の実験を種々の条件下で行い、収縮が電気化学的反応による電荷の消滅によっておこることを見いだし、収縮の速度式を定量的に導いた。また、水系のケモメカニカルシステムについては、界面活性剤としてアルキル鎖長をC4からC18まで変えた、n-アルキルピリジニウムクロライド、ゲルとしてポリアクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸を用い、これらの間の協同的相互作用によるゲルの電気収縮実験を行なった。界面活性剤のアルキル鎖長がC8より小さいとき、ゲルはほとんど変形しなかったのに対し、C10以上で大きなケモメカニカル挙動を示すことが明かになった。また、最適鎖長がC10であることを見いだした。その機構を熱力学的、動力学的に解析した。その結果、アルキル鎖長が増大すると安定度定数Kが大きくなってより大きな収縮力を示す一方、電場下における移動速度Dが小さくなり、ゲルの収縮(R)がこれらの効果の和より説明できることを明らかにした。これらの実験結果を元にゲル応答の速度式は、R=A(K)^<0.4>(D)^<3.5>であることを明らかにした。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] H.Okuzaki and Y.Osada: "Effects of Hydrophobic Interaction on the Cooperative Binding of a Surfactaut in a Polymer Network" Macromolecules. 27. 502-506 (1994)
[Publications] Y.Osada and S.B.Ross-Murphy: "Iutelligent Gels" Scientific American. 268. 82-87 (1993)
[Publications] H.Okuzaki and Y.Osada: "Electro-driven chemomechanical Polymer Gel as an Intelligent Soft Material" J.Biomat.Sci.,Polym.Ed.(in press). (1994)
[Publications] Y.Osada,H.Okuzaki and J.P.Gong: "Electro-Driven Gel Actuator" Trends in Polymer Science. 2. 61-66 (1994)
[Publications] S.Maekawa,J.P.Gong and Y.Osada: "Electrical Control of Polymer-Polymer Association and Its Chemomechanical Behaviors" Macromd.Chem.Rapid Commun.15. 73-79 (1994)
[Publications] Y.Osada and J.P.Gong: "Stimuli-Responsive Polymer Gel and Their Application to Chemomechanical System" Progress in Polymer Science,Pergamon New York. 18. 187-226 (1993)
[Publications] 長田義仁・安永秀計: "高分子" 高分子学会, 4 (1993)
[Publications] 長田義仁: "実験化学講座" 丸善(印刷中), (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

電気で作動する有機導電性高分子ゲルを用いた人工筋肉の開発

Principal Investigator

長田 義仁 北海道大学, 理学部, 教授 (60007804)

Research Products

[Publications] H.Okuzaki and Y.Osada: "Effects of Hydrophobic Interaction on the Cooperative Binding of a Surfactaut in a Polymer Network" Macromolecules. 27. 502-506 (1994)

[Publications] Y.Osada and S.B.Ross-Murphy: "Iutelligent Gels" Scientific American. 268. 82-87 (1993)

[Publications] H.Okuzaki and Y.Osada: "Electro-driven chemomechanical Polymer Gel as an Intelligent Soft Material" J.Biomat.Sci.,Polym.Ed.(in press). (1994)

[Publications] Y.Osada,H.Okuzaki and J.P.Gong: "Electro-Driven Gel Actuator" Trends in Polymer Science. 2. 61-66 (1994)

[Publications] S.Maekawa,J.P.Gong and Y.Osada: "Electrical Control of Polymer-Polymer Association and Its Chemomechanical Behaviors" Macromd.Chem.Rapid Commun.15. 73-79 (1994)

[Publications] Y.Osada and J.P.Gong: "Stimuli-Responsive Polymer Gel and Their Application to Chemomechanical System" Progress in Polymer Science,Pergamon New York. 18. 187-226 (1993)

[Publications] 長田義仁・安永秀計: "高分子" 高分子学会, 4 (1993)

[Publications] 長田義仁: "実験化学講座" 丸善(印刷中), (1994)

長田義仁北海道大学, 理学部, 教授 (60007804)