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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

Research Project

Project/Area Number 19016022
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

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)

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)
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
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。

  • Research Products

    (5 results)

All 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Monte Carlo simulation of porous electrodes in the constant voltage ensemble2007

    • Author(s)
      清原健司、安積欣志
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C 111

      Pages: 15903-15909

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular Design of Electroactive Polymer Actuators2007

    • Author(s)
      清原健司、安積欣志
    • Organizer
      文科省科学研究費補助金 特定領域研究438 第4回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2007-11-20
  • [Presentation] Monte Carlo simulation of porous electrodes2007

    • Author(s)
      清原健司、安積欣志
    • Organizer
      The 2007 AIChE Annual meeting
    • Place of Presentation
      ソルトレークシティ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2007-11-06
  • [Presentation] 人工筋肉(高分子アクチュエータ)の分子設計を目指して2007

    • Author(s)
      清原健司
    • Organizer
      蛋白質研究所セミナー
    • Place of Presentation
      大阪大学蛋白質研究所
    • Year and Date
      2007-06-09
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 三層型アクチュエータにおいて各層の伸縮を測定する方法2008

    • Inventor(s)
      清原健司、杉野卓司、安積欣志
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Number
      特願 2008-025837
    • Filing Date
      2008-02-06

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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