Low-voltage-driven actuator using intermolecular forces

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20527
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Zhou Hongyao 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (20902092)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: アクチュエーター / ゲル / 酸化還元反応

Outline of Final Research Achievements

In this research, we fabricated a polymer gel materials by crosslinking the water-soluble polymers. The volume of this gel material can reversibly change in response to the electric stimuli. The volume change is induced by the redox reaction inside the gel when applying the electricity, where a chemical compound generated by the reaction interacts with the polymer chain and changes its affinity with water molecules. The reversible adsorption and desorption of water is realized by simply applying a current to the gel, which induces the volume change to the gel.

Free Research Field

機能性材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，ゲルを構成する高分子とそれと相互作用する化合物を混ぜることによって，高分子鎖が螺旋状の構造をとることが明らかとなった。さらに，酸化還元反応によって高分子との相互作用の強さが変化するために螺旋構造を壊したり，再構築させたりすることが可能であると示唆された。本研究で開発した高分子を架橋することで作製されるゲルは電気をかけることで体積が変化するという新しい機能性を開拓しただけでなく，高分子鎖が収縮時に秩序正しい螺旋構造をとることを明らかにした点においても学術価値が非常に高いと言える。