2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Innovative Actuator by Structural Design of Dielectric Elastomer Based Composite
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15K05702
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
朱 世杰 福岡工業大学, 工学部, 教授 (60283032)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
陳 献 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70313012)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 誘電エラストマー / アクチュエーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクリル系誘電エラストマーアクチュエーターの粘弾性と応答性を改善するため，ナイロン繊維を利用して複合エラストマーシートを開発した。変形を阻害しない柔軟性を持ち，変形により電極面積が拡大しても，カーボンブラックなどの導電材料が一定以上の比率を保てるものが最適であるということがわかった．カーボングリス内のカーボンブラック含有率は40wt%の場合，変形量と絶縁耐力を両立できる．
繊維などの強化材間隔を狭くすることで拘束力を増加することができ，変形方向の制御および最大変形量の増加を行うことが出来た．また，強化材太さを変えることで拘束力を増加させ，曲げ変形量を減少させる原因となる内側に巻く変形を制御できた．
さらに，誘電エラストマー材料モデルとして，代表的なNeo-Hookeanモデル，Arruda-Boyceモデル，Gentモデルなどを利用してきた。本研究では，繊維の間隔や方向による影響を評価するため，異方性を考慮した非圧縮超弾性材料モデルを導入し，有限要素法により誘電エラストマーにおける電気・力学連成挙動の解析手法を構築した．その上，変形シミュレーションにより各種材料モデルの妥当性について検証を行い，非圧縮異方性超弾性体材料モデルを導入し，電界誘起大変形に対する非線形解析手法を構築して，解析結果と試験結果との比較により新しい誘電エラストマー材料の開発および革新的誘電エラストマーアクチュエーターの性能向上を実現した。
実験の結果から，強化材による変形方向制御および変形量の向上には，拘束力の強さと軽量化を兼ね備えた材料が望ましいと考えられる．そこで，現在までに広く研究開発が行われてきた高分子系複合材料のように，誘電性エラストマーに強化材（この場合，ガラス繊維や粘土鉱物など）を複合させることで，従来の材料に比べ優れた特性を発現する材料の開発が期待される．
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Research Products
(4 results)
