2014 Fiscal Year Research-status Report
電界応答ポリマーからなる新規なマイクロモータに関する研究開発
| Project/Area Number |
26630084
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
中野 政身 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40147947)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸塚 厚 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (40626313)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | マイクロモータ / Quinke回転 / 電気分極 / 電界応答 / ポリマーコンポジット / フォトレジスト / 誘電液体 / MEMS |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
非導電性の微粒子をゼラチンに分散して硬化させた電界応答ポリマーコンポジット及びエポキシ系電界応答ポリマーからなるディスクロータの誘電液体中での一様DC電場下でのマイクロモータ特性を明らかにする目的で、下記の研究を実施した。
１．電界応答ポリマーコンポジットからなるロータ
非導電性の微粒子として粉末状のオキシ水酸化鉄(α-FeO(OH)）を用い、そのオキシ水酸化鉄とゼラチンの質量混合比（=オキシ水酸化鉄／ゼラチン）や直径(0.75～3.0mm)と厚さ(0.2～1.0mm)の異なる各種のディスクロータを創製し、それらを最も回転が顕著だったサラダ油中に浸し一様DC電場を印加して、印加電場強度Eに対する無負荷回転数N及び回転数N－トルクT特性とを測定して、マイクロモータ特性を評価した。その結果、無負荷回転数は、直径や厚さの変化に対して有意な差はなく，理論式と同様にNはEのみに依存し、Eが大きくなるにつれてNはほぼ比例して増大することが確認できた。また、オキシ水酸化鉄の質量混合比が増すと(1→4)、Nが大きくなることを明らかにした。さらに、発生トルクは、回転数Nの増加に伴い減少し印加電場強度Eの増加に伴い増大する特性を示し、ロータ直径及び厚さが増加すると増大する。
２．フォトレジストSU8のエポキシ系電界応答ポリマーからなるロータ
フォトリソグラフィ法によって、MEMSに適した厚膜用レジストSU8からなるサブミクロンオーダーの円柱状、中空円柱状、歯車状のディスクロータを創製し、それらのサラダ油中での一様DC電場下での無負荷回転数の特性を評価した。いずれもサラダ油中の一様DC電場下で回転し、その無負荷回転数は電場強度Eにほぼ比例して増大し、コンポジットロータとは異なり直径が小さいほどまた厚さが厚いほど高くなることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、非導電性の微粒子をゼラチンに分散した電界応答ポリマーコンポジットからなるディスクロータのマイクロモータ特性（無負荷回転数特性と回転数－トルク特性）を明らかにするのが主目的であったが、フォトレジストSU8のエポキシ系電界応答ポリマーからなるロータも創製して、その無負荷回転特性も明らかにすることができたため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度まだ評価していないエポキシ系電界応答ポリマーからなるディスクロータの回転数－トルク特性を評価する目的で、トルク計測が可能な比較的サイズの大きなロータを創製して、その無負荷回転数特性及び回転数－トルク特性を測定して明らかにする。さらに、これまでの電界応答ポリマーコンポジット及びエポキシ系電界応答ポリマーからなるディスクロータの基本的なマイクロモータ特性に基づいて、電界応答ポリマーコンポジットからなる直径5mm、長さ7mm程度の簡易型のマイクロモータ及びSU8からなるロータをもつMEMS用マイクロモータ・ポンプを試作し、それらのモータ及びポンプ特性を測定して性能を評価する。
|
| Causes of Carryover |
誘電液体や各種ロータ素材の誘電率や導電率計測のための機器購入を予定していたが、これらの計測を日頃から共同研究を実施している他の機関で計測できたため、次年度使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、平成27年度請求額と合わせ平成27年度の研究遂行に使用する予定であり、電界応答ポリマーコンポジットからなる簡易型マイクロモータ及びSU8からなるロータをもつMEMS用マイクロモータ・ポンプの試作やその研究遂行のための人件費のための予算として支出する予定である
|
