2007 Fiscal Year Annual Research Report
計算科学的手法を用いたアクチュエータの機構解明と分子設計
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19016022
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
清原 健司 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, セルエンジニアリング研究部門, 主任研究員 (30344188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安積 欣志 独立行政法人産業技術総合研究所, セルエンジニアリング研究部門, 研究グループ長 (10184136)
杉野 卓司 独立行政法人産業技術総合研究所, セルエンジニアリング研究部門, 主任研究員 (50357266)
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| Keywords | 高分子アクチュエータ / 分子シミュレーション / 高分子構造・物性 / ナノ材料 / 電気化学 |
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| Research Abstract |
1.「シミュレーションによる高分子アクチュエータの動作機構の解明」(担当:清原)
(1) 計算手法の開発
モンテカルロ・シミュレーションを高分子アクチュエータの系に適用するために、「細孔電極とイオンの系のモデル」を考案し、これに対し「電極間の電位差を一定に保つアンサンブルを用いたモンテカルロ法」を適用してシミュレーションを行った。ここで開発した手法は、多孔質性の電極一般に適用可能な手法であり、高分子アクチュエータのシミュレーションの研究はもちろんのこと、電池やキャパシタなどの研究にも有用である。
(2) 動作機構の解明
上記の新たに開発した手法を用いて、イオンの径や、電位差を変えながら細孔電極内の発生圧力をモンテカルロ・シミュレーションで計算し、"高分子アクチュエータの材料の構造"と"電場印加による発生応力"との関係を調べた。今回用いた条件においては、イオンの径の大きさが発生応力に大きく影響することがわかった。これは、アクチュエータの材料選択の指針を与える重要な知見を得たことになる。
(3)弾性体論に基づき、発生応力と材料の弾性定数との関係を理論的に定式化し、発生応力の計測法を考案した。この方法は、アクチュエータ素子内部の発生応力を間接的に評価する新しい方法として有用である。
2.「高分子アクチュエータ素子の作製および性能評価」(担当:安積、杉野)
高分子アクチュエータの発生応力の計測のため、新しい形状のアクチュエータを作製し、動作を計測した。この成果は、来年度に行う予定の発生応力の間接的評価に役立つ。
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