2014 Fiscal Year Annual Research Report
イオン導電性高分子アクチュエータにおける疲労損傷メカニズムの解明
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24760084
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大宮 正毅 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (30302938)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 高分子 / アクチュエータ / 変形 / 疲労 / パラジウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン導電性高分子アクチュエータとは，イオン導電性高分子の両面に電極を接合したイオン導電性高分子金属複合体（Ionic Polymer Metal Compo- site：IPMC）をアクチュエータとして利用したものである．この電極間に水溶液中で電圧を印加することにより内部の水和した陽イオン（カウンターイオン）が陰極側へと移動する．その結果，両極に体積の偏りが生じ屈曲運動を示す．IPMCアクチュエータは，軽量で柔軟，湿潤な環境下で駆動可能，容易に小型化が可能といった特徴を持ち，人工筋肉や小型ロボット用のアクチュエータへの応用が期待されている．このようなメリットを持つIPMCアクチュエータであるが，長期使用時の機能の保証について十分に検討されていないという現状がある．この点が実用に際して大きな障害になると考え，本研究では長期間駆動時の変形挙動を評価することを目的とした．
本研究では，IPMCアクチュエータに正弦波電圧を印加し，その際に生じる変位の測定を行った．さらに，交流インピーダンス測定による溶液抵抗，電荷移動抵抗，CPE定数，CPE指数の算出を行った．その結果，以下の結論を得た．
(1) IPMCに正弦波電圧を印加した際，サイクル数が増加するにつれて振幅も増加するが，振幅が2.0V以上の正弦波を印加すると20000サイクル程度から振幅の低下が発生した．また，変形中立点の移動が発生するが，移動幅は正弦波の振幅が2.0 V から3.0 Vの間で大きく上昇した．
(2) サイクル数の増加と共に溶液抵抗および電荷移動抵抗の低下，CPE定数の増加が見られる．特に電荷移動抵抗の低下は振幅の増加と強い相関があり，振幅の増加は電荷移動抵抗によるものと考えられる．
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