2014 Fiscal Year Annual Research Report
液晶ドロップレットを用いた無定形マイクロアクチュエータの開発
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25289035
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
蝶野 成臣 高知工科大学, 工学部, 教授 (20155328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡 宏一 高知工科大学, 工学部, 教授 (10160649)
西脇 永敏 高知工科大学, 工学部, 教授 (30237763)
辻 知宏 高知工科大学, 工学部, 教授 (60309721)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 非ニュートン流体力学 / 液晶 / ドロップレット / マイクロ・ナノデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液晶は巨視的には液体のように振る舞うので，任意形状のケーシングに適合する．この形状適合性をさらに進化発展させ，例えば薄膜からなるソフトケーシング中に液晶が充填されたアクチュエータは，駆動中に周囲環境に応じて自在に形状が変化するので，如何様な形状の間隙でも駆動が可能であり，究極の形状適合性アクチュエータといえる．本研究ではこのような無定形アクチュエータの開発を目指す．本年度の実施内容と得られた成果を以下に示す．
用いた液晶は4-cyano-4'-pentyl biphenyl (5CB)であり，電場印加時の液晶滴の変形状態と移動量を偏光顕微鏡観察した．パラメータは電極間隔，電圧，周波数，液晶滴の量，液晶滴と電極との相対初期位置である．
電場印加直後に液晶分子は電場方向に回転して流動が発生する．液晶滴において，電極間中心位置の左右領域で分子の回転方向が逆となり，発生する流れの方向も逆であるが，それらの大きさの違いにより液晶滴は結果的に移動する．電場印加により液晶滴の後端はほとんど移動しないが前端が前方向に移動しており，液晶滴は前後方向に伸びた形状になる．その後電場を解放すると後端が前方向に移動してほぼ初期形状に戻り，移動を完了する．移動量は電圧と電極間隔に依存し，電圧が大きいほど，また電極間隔が小さいほど大きい．ただし電極間隔が異なっても，電場強度（電圧／電極間隔）でデータを整理するとほぼ一本の曲線にのる．
得られた結果を日本機械学会年次大会（東京），日本流体力学会年会2014（仙台），日本レオロジー討論会（福井），日本機械学会流体工学部門講演会（富山），Pacific Rim Conference on Rheology (Melbourne)，International Liquid Crystal Conference (Dublin)で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
液晶滴の駆動原理が解明され，さらに各種パラメータの影響についても実験的に定量化された．従って順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は研究期間の最終年度として，櫛形電極上に滴下された液晶滴の連続駆動を実験的に解析する．櫛形電極の間隔，液晶滴の大きさ等をパラメータとして，液晶滴の運動を詳細に調べる．また液晶滴内の流動を数値計算によって解析し，推進力を見積もる．さらに，新規液晶の合成とブレンド調製も継続する．
得られた結果を，展示会出展を含む国内発表会（電磁力関連のシンポジウム，日本機械学会年次大会，日本機械学会流体工学部門講演会，日本レオロジー討論会）および国際会議（ASME-JSME-KSME Fkuids Engineering Conference 2015）で発表する．さらに論文投稿と報告書の作成を行う．
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| Causes of Carryover |
費目別にみると，「旅費」，「人件費」，「その他」に関してはほぼ計画通りに使用しているが，「物品費」が計画を下回っている．これは，電極を蒸着した液晶セルの実験結果に基づいて次の電極の設計を行ったため，製作（外注）したセルの数が予定よりも少なくなったためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度の経験から，より効率的な実験が見込めるため，適切に，且つ，システマティックに物品費を使用する．
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