2014 Fiscal Year Research-status Report
導電性ポリマーの通電加熱で駆動するマイクロフレキシブルアクチュエータ
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25420225
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
今井 郷充 日本大学, 理工学部, 教授 (20369953)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 導電性ポリマー / アクチュエータ / PEDOT:PSS / 熱変形 / 通電加熱 / 薄膜 / ダイアフラム / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PEDOT:PSSの通電発生温度の向上方法について 本研究ではPEDOT:PSSを通電発熱素子として使用するために，特性の調査および性能向上を行っており，本年度はPEDOT:PSSの電気抵抗をさらに下げるための方法を検討し，発生温度を測定して電気抵抗低減による発熱特性向上について確認した．少量の極性溶媒を添加および銀ナノ粒子を含む溶液の添加により，マイクロデバイスにおいて温度素子として使用することが十分可能なレベルの性能が得られた．用いた方法と結果の概要を以下に示す．
・少量の極性溶媒を添加して導電率を向上（本研究では，エチレングリコール5％を添加）
・銀ナノ粒子を含む溶液（PEDOT:PSSの体積に対して20％）を添加
これにより，約1～3 μmの導電膜において，数ボルトの印加電圧で数10℃の温度上昇を得ることができた（発熱体のサイズ：約10mm角）．これはマイクロデバイスにおいて温度素子として使用することが十分可能なレベルであると考えられる．
また上記の方法が有効であった理由の検討として，コンダクティブAFMを用いて導電膜における電流像の測定を行った．この結果，導電膜において電流がさらに均一に流れるようになることで導電率の向上が得られたことがわかった．
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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
本年度はPEDOT:PSSの電気抵抗をさらに下げるための方法を検討し，2つの方法を検討・評価を行った．これらの方法を併用することにより，通電発熱素子として使用するために設定した以下の仕様を満足する性能が得られ，予定した内容がほぼ消化できた．
目標仕様：約4 μm以下の導電膜において，数ボルトの印加電圧で数10℃の温度上昇が得られること．但し，発生温度が印可電圧によって十分コントロール可能なこと，導電膜に焼損等のダメージ与えないような適切な導電率であること，発生温度が安定でかつ再現性があること．
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| Strategy for Future Research Activity |
評価を行った導電膜が温度素子として使用することができる性能を有していることを確認できたので，次年度はこれを電熱デバイスに応用することを検討する．
具体的には，導電性ポリマーの通電加熱で熱変形させる方法による焦点可変光学レンズを開発する予定である．ポリマーレンズの曲率を導電性ポリマーの熱膨張（バイメタル方式）によって変化させ，光のON・OFFおよび焦点を変化させることに使用する．従来焦点可変光学系としては金属薄膜の熱変形を用いた反射型ミラーや空気圧を用いてポリマーレンズの曲率を変える例があったが，導電性ポリマーは透明性ももっているので光学分野は有効な応用分野と考えられる．導電性ポリマーとしてはPEDOT:PSS，また光学レンズはPDMSまたはポリマーにジルコニアナノ粒子等を混合させたものを使用する予定である．
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| Causes of Carryover |
予定していた実験消耗品が不要になったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の実験材料の購入に充当する．
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