2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of a fiber soft actuator based on textile engineering
| Project/Area Number |
18K18832
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
橋本 稔 信州大学, 繊維学部, 特任教授 (60156297)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚原 淳 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (70601128)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | ファイバーソフトアクチュエータ / PVCゲル / 芯鞘構造ゲルファイバー / 撚り糸構造 / モデル化 / ディップコート |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度は、(1）ディップコーターを用いた芯鞘構造ゲルファイバーの作製と（2）ファイバーソフトアクチュエータの変位量モデルの考察を進捗させた。
（1）に関して、同心円断面形状を有するフレキシブルな芯鞘構造ゲルファイバーの作製を検討した。具体的には、銀をメッキしたミシン糸を芯糸として鞘部のPVCゲルをディップコート法により塗布することで目的の芯鞘構造ゲルファイバーを試作した。銀メッキミシン糸の下端に1 g程度の重りを取り付け、上端をディップコーターのクリップ部に固定することでミシン糸のたわみを解消し、PVCゲル溶液に浸漬、引き上げを行うことで鞘部のPVCゲル層を塗布成型した。浸漬、引き上げ工程は室温、防風環境下で行い、塗布後のPVCゲルの乾燥も同環境下で行った。この工程を４回ほど繰り返すことで百数十μm厚のPVCゲル層を成型することに成功した。さらに、得られた芯鞘構造ゲルファイバーを用いてソフトアクチュエータを作製し、電圧印加実験を行うことで予想されたアクチュエータ駆動を確認できた。今後は、カーボンブラックを含有したPVCゲルファイバーや金属ファイバーなど、異なる素材の芯糸について同様の検討を行うとともに、ディップコート時の引き上げ速度やPVCゲル溶液の粘度を最適化することで、ソフトアクチュエータ用の芯鞘構造ゲルファイバー作製方法を確立する予定である。
ファイバーソフトアクチュエータは、陰極ファイバーの芯鞘構造ゲルファイバーと陽極のフレキシブル導電性ファイバーとを互いにより合わせた構造を有している。（2）に関して、このアクチュエータの繰り返し単位構造に着目し、構成する陽極（陰極）ファイバーの長さを一定としたときのアクチュエータのファイバー径とアクチュエータ長さとの関係について考察した。今後は、実験値と比較することでより詳細なアクチュエータのモデル化を検討する予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時の研究計画では、H30年度中に芯鞘構造ゲルファイバーの作製、H30～H31年度にかけて撚り糸構造の作製とアクチュエータのモデル化と設計が予定されていた。現在、芯鞘構造ゲルファイバーの作製ならびに撚り糸構造の作製、アクチュエータのモデル化まで実施できており、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
H31年度は、（1）芯鞘構造ゲルファイバーの作製条件の最適化を行うとともに、（2）撚り糸構造を作製して、ファイバーアクチュエータとしての動作検証を行う。（1）に関しては、ディップコート時の塗膜の厚さが、引き上げ速度や塗布溶液の粘度と相関があるため、本実験でも引き上げ速度とPVCゲル溶液の粘性について検討する予定である。これにより、少ないディップ回数で百～数百μmのPVCゲル層を得ることを目指す。
また、電圧印加時のアクチュエータの変位量や発生力を計測して、（3）アクチュエータとしてのモデル化を行う。ファイバーの線径や撚り数とアクチュエータの変位や発生力の関係をモデル化する。H32年度は、（4）撚り方の異なる撚り糸構造を作製して、その特性評価とモデル化を行い、H31年度のものと比較しながら、最適な構造を見出す予定である。
|
| Causes of Carryover |
3月に発注をかけたグローボックスが品切れのため納品が遅れたことによるもので、現状4月1日に納品になっており5月末の支払いで手続きが進んでおります。
|
