2015 Fiscal Year Annual Research Report
自己センシング機能を有する磁気粘弾性エラストマの開発と振動制御装置への適用
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15H03936
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
小松崎 俊彦 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80293372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森下 信 横浜国立大学, 環境情報研究科(研究院), 教授 (80166404)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 振動制御 / 機能性材料 / 磁気粘弾性エラストマ / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は弾性率可変性と電気抵抗可変性を両立させるための磁気粘弾性エラストマ生成方法について検討を行った．また，磁気粘弾性エラストマに生じる電気抵抗の変化を電気信号の変化として取り出す仕組みについて基礎的な検討を行った．
まず，電気抵抗可変性を実現するためのエラストマ生成方法については，成型時，混合物に一様な外部磁場を加えて磁界方向に磁性粒子を整列させた場合と，同じく磁場を加えるが，同一面内に強い磁場を収束させる部分とそうでない部分とを作り出すパターニングを施して成型した場合とで，作成方法の違いが電気伝導特性の違いに及ぼす影響を検討した．その結果，パターニングによる手段で作成したサンプルの電気抵抗変化幅が有意に優れていることがわかり，本作成方法の有効性が認められた．ただし，再現性の高いサンプルの生成については課題が残されており，より厳密なサンプル製法の確立が必要と考えている．また，基質と分散粒子の配合条件によっては，荷重負荷／除荷時の応答にヒステリシスが現れるが，センサとして活用する場合には望ましくない特性であるので，これらについては引き続き検討していきたい．
一方，当該エラストマをセンサとして活用する場合を想定して，エラストマの電気抵抗変化を電気信号として取り出す方法の検討については，抵抗分圧回路とエラストマを接続し，固定抵抗値と電源電圧値を適切に設定することで，基本的な回路ながらセンサ信号を取り出す仕組みとしては十分活用できることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
導電性を有する磁気粘弾性エラストマの生成方法を見出すことにほぼ成功したという点において，研究は当初計画に沿って進んでいると考えている．ただし，サンプル生成方法の再現性には課題が残されているため，自己点検結果は上記区分のように判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
磁気粘弾性エラストマのサンプル生成方法の再現性が十分でない問題を解決したうえで，次年度は弾性率可変性と電気抵抗可変性をともに活用した制振装置への応用について検討する．適用を想定している装置は防振マウントと動吸振器であり，前者についてはセミアクティブON-OFF制御，後者では外乱信号周波数に自己の固有振動数を同調させる制御と組み合わせて振動制御性能の評価を行う．現状の電気抵抗変化特性は非線形であり，ヒステリシスの問題も含まれているため，例えば振動変位を連続的に精度よく計測することは難しいと予想されるが，上記に挙げた制御方式であれば，高精度な計測は要求されないので，実用上の選択としてもこの種の材料に用いるには妥当な方式であると考えている．
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