ゲルの接着性制御技術を駆使したマイクロゲルアクチュエータの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04074
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 中住 友香 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (80738021)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 雄介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90452135)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゲル / 接着 / 自己組立 / 自己複製 / アクチュエータ

Outline of Annual Research Achievements

微細加工技術の発展により近年ラボオンチップなど分野では、非常に小さな空間で活躍するソフトアクチュエータ等のニーズが高まっている。ソフトアクチュエータの１つであるゲルアクチュエータは、筋肉同様にスケール普遍性を有するため、性能を維持したままスケールダウンすることが可能である。またゲルアクチュエータは、生命体同様に水を多く含み、モーターやギヤからなる硬いアクチュエータでは実現が難しい、非常に柔らかい動きを簡便に作り出せることを特徴としている。このような特徴を有するゲルアクチュエータをマイクロ化する際には、微小化にともなって小さくなるゲルアクチュエータ構成部品をいかに正確に、また効率よく組み立てるかという問題点があげられる。本研究で提案する小さなゲル部品の組み立てによるマイクロゲルアクチュエータの作製手法は、鋳型に頼ることなく3次元的に複雑な形状のアクチュエータを作製可能な点にある。3次元的に複雑な形状をしたゲルアクチュエータは、ゲルの一般的な作製方法として知られる鋳型を用いた方法では作製が非常に難しく、これに代わる方法の確立が望まれていた。本研究課題では、ゲルの接着性制御技術を駆使することで、鋳型に頼らず微小なアクチュエータを3次元的に空間デザイン可能にすることを目指している。本年度は、ゲルの接着性制御技術を駆使することで、鋳型に頼らず微小なアクチュエータを空間デザイン可能にすることを目指して、ゲル同士の接着手法について検討を行った。2019年8月30日から産前・産後休暇、および育児休暇により休職しているため研究を中断した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

微小なゲルアクチュエータの形状について鋳型を用いることなく3次元的に空間デザインするため、ゲル同士を攪拌のみによって接着制御することを試みた。アクチュエータとなるゲルの表面を表面改質することによって、ゲル同士の接着性を制御した。また微小なゲルパーツをビーカーに入れて攪拌を行うことで、ゲルの衝突のみによってゲル同士が接着するか検討を行った。復帰後は、ゲルの接着性制御技術の検討を継続するとともに、微小なゲルパーツの形状やゲル表面の性状を最適化することで、ゲルパーツを入れた容器に振動などを与えるだけで、望んだ形状にゲルを組み立てることができるよう条件検討を行っていきたい。

Strategy for Future Research Activity

ゲルの接着性制御技術により、3次元的に空間デザインされたゲルアクチュエータの作製手法の確立を目指して、ゲル同士の接着手法について継続的に検討を行っていく。微小なゲルパーツの駆動評価については、レーザー変位計や高倍率のマイクロスコープ等を駆使して行っていく予定である。また、ゲル同士の接着性制御技術により作製したゲルアクチュエータの駆動耐久性や駆動安定性、発生応力などについても評価を行っていきたい。さらに、微小なゲルパーツの形状等を工夫することで、容器の振動制御によってゲル同士の接着性を制御できないか検討を行っていきたい。ゲルアクチュエータの用途検討や、ゲルアクチュエータの複製技術へと発展できないかについても検討を行っていく予定である。

Causes of Carryover

2019年8月30日から産前・産後休暇、および育児休暇により休職したため、研究を中断した。