2016 Fiscal Year Research-status Report
形状記憶合金の機能劣化抑制技術および布状アクチュエータ制御システムの構築
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16K17982
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
長 弘基 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 形状記憶合金 / 機能劣化特性 / 機能劣化抑制 / アクチュエータ / 動作特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
形状記憶合金は通電によるアクチュエータ素子として広く応用がなされているが、その出力は低く応用例は非常に限られている。また形状記憶合金素子は繰り返し使用により機能劣化が起こるため、製品寿命が比較的短いという欠点を持つ。形状記憶合金アクチュエータの高出力化と利便性向上を目指し、形状記憶合金の抑制技術の構築と、形状記憶合金細線を編むことにより作製した形状記憶合金メッシュ素子を用いた布状のアクチュエータ「形状記憶合金メッシュアクチュエータ」を作製し、その特性評価を行った。
まず、形状記憶合金に対し、加熱-冷却・負荷-除荷サイクルを行う装置を作製し、加熱-冷却・負荷-除荷サイクルにより機能劣化がどのように起こるかについて調べた。その結果、負荷による変形方向に対し逆方向の変形をさせるよう形状記憶処理を施した材料の機能劣化特性が向上することが明らかになった。これは変形負荷の方向に対して逆方向の内部応力が増加することにより、機能劣化を抑制する効果が表れたためだと思われる。
また、形状記憶合金細線とアルマイト細線を編むことにより幅50mm、長さ300mm、厚さ0.2mmの布状アクチュエータ素子「形状記憶合金メッシュ素子」を製作し、この素子を駆動させる「形状記憶合金メッシュアクチュエータ」を作製、駆動試験を行ったところ、出力は7.0kgf、駆動距離10mmと、ほぼ理論値の出力と駆動特性を有するアクチュエータ素子を作製することに成功した。
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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
28年度は形状記憶合金の機能劣化抑制技術の構築と、形状記憶合金メッシュアクチュエータ単体の基本的な駆動特性の評価を目標にしていた。
まず、機能劣化抑制技術に関しては、ひずみ付与下での熱処理により、変形する方向とは逆方向の内部応力を発生させることにより機能劣化特性が向上することを明らかにした。
次に、形状記憶合金メッシュアクチュエータに関しては、アクチュエータ素子およびアクチュエータ駆動装置を完成させ、ほぼ当初予定の理論値通りの出力と駆動量を示すアクチュエータを製作することに成功した。
また、上記の研究成果についての学会発表等を行っており、一部は論文として投稿を予定している。
以上の理由により、研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、形状記憶合金の機能劣化抑制技術についてさらなる進展を目指し、付与するひずみ量の影響などについて研究を行う。
また、28年度に作成したアクチュエータは軸方向への出力のみが可能であったが、次年度以降は形状記憶合金メッシュアクチュエータを上下に配置し、互いを拮抗させることにより曲げ方向への変形を発生することのできる新たな布状形状記憶合金メッシュアクチュエータを製作し、その特性評価を行う。さらに、メッシュアクチュエータに用いるアルマイト線の本数がメッシュアクチュエータの動作特性に及ぼす影響なども調べ、メッシュ素子の構造最適化も行う予定である。
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| Causes of Carryover |
予定では本年度、新しいアクチュエータに使用する形状記憶合金メッシュの製作まで行う予定であったが、メッシュの構造を大幅に見直し、再設計を行ったため、形状記憶合金メッシュに使用する材料の購入は行ったものの、材料をメッシュ状に加工することができなかった。残額はメッシュ製作のの加工依頼費である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
形状記憶合金メッシュの再設計はすでに終了しており、またそのメッシュを使用するためのアクチュエータ機構および制御部の再設計もほぼ終了している。そのため、次年度に本年度繰り越し分を使用しアクチュエータの試作費として使用する。
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