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導電性高分子の電解伸縮による人工筋肉の開発

Research Project

Project/Area Number01F00230
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 生物・生体工学
Research InstitutionKyushu Institute of Technology
Host Researcher 金藤 敬一  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授
Foreign Research Fellow PANDEY Shyam S.  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 外国人特別研究員
PANDEY S. S.  
PANDEY Shyam Sudhir  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2002 – 2003
Project Status Completed(Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost : ¥2,700,000)
Fiscal Year 2003 : ¥1,300,000 (Direct Cost : ¥1,300,000)
Fiscal Year 2002 : ¥1,400,000 (Direct Cost : ¥1,400,000)
Keywords誘電性高分子 / 電解伸縮 / ソフトアクチュエータ / ポリピロール / パターン化 / バイアイオニックアクチュエータ / 生理食塩水 / 人工筋肉 / 導電性高分子 / 電気化学的酸化還元 / イオン濃度依存性 / 伸縮率 / サイクリックボルタモグラム
Research Abstract

導電性高分子の電解反応過程で発生するフィルム変形のソフトアクチュエータ応用について調査検討を行った。ポリピロールは電解重合法による成膜時において使用する支持電解質種により、フィルム伸縮・膨張の電解極性を反転可能であることが明らかとなった。即ち、嵩高いアニオン中での電解重合により作成されたポリピロールは、カソード膨張性を示す一方、比較的小さなアニオン中で作成されたポリピロールフィルムはアノード膨張性を示す。この相反的な変形極性を積極的に応用することにより、屈曲運動量を飛躍的に増加させたバイモルフフィルムの作成に成功した。これは、アニオン・カチオン両イオンの運動により動作することから、バイアイオニックアクチュエータと称することが出来る。更に、本素子はパターン化が可能であり、例えば折畳み展開機能を有する電解スプリングの作成が可能であり、そのデモンストレーションに成功した。この電解スプリングは、バイモルフ素子を組み合わせて作成した一種のリニアーアクチュエーターであり、その伸縮運動量は50%以上に達する。バイアイオニックアクチュエータはパターン化技法の導入によりさまざまな変形挙動を示すフィルムを作成することが可能で、今後の応用展開が期待される。ポリピロール単膜の電解変形特性をさまざまな電解質環境下で駆動評価したところ、NaCl水溶液中では中濃度で最大の変形量が観測された。これは、電解変形が電解液のイオン電導度によらず、濃度に依存することを示唆する。また、複雑な支持電解質で構成された電解液中でも、電解変形はその変形量を保持し、伸縮駆動を示した。例えば、生体液に近い構成の電解液、或いは海水に近い構成の電解液中でも、その伸縮駆動性は低下しなかった。以上の点は、生理食塩水等の環境内や海水等の中でも、本素子が特別劣化を示すことなく、その駆動性を保持することを意味し、その応用性が期待される。

Report

(2results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report

Research Products

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  • [Publications] W.Takashima, S.S.Pandey, M.Fuchiwaki, K.Kaneto: "Cyclic step-voltammetric analysis of cation-driven and anion-driven actuation in polypyrrole films"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 7532-7536 (2002)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] W.Takashima, S.S.Pandey, K.Kaneto: "Investigation of bi-ionic contribution for the enhancement of bending actuation in polypyrrole film"Sens.Actuator B. 89. 48-52 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.S.Pandey, W.Takashima, M.Fuchiwaki, K.Kaneto: "Effect of film morphology on the actuation behavior in polypyrrole films"Synth.Met.. 135. 59-60 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.S.Pandey, W.Takashima, K.Kaneto: "Structure Property Correlation : Electrochemomechanical Deformatioin in Polypyrrole Films"Thin Solid Films. 438-439. 206-211 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] W.Takashima, M.Nakashima, S.S.Pandey, K.Kaneto: "Enhanced Electrochemomechanical Behaviors of Polyaniline Films by Chloride Concentrations"Chemistry Letters. 32. 990-991 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Shyam S.Pandey, Wataru Takashima, Keiichi Kaneto: "Electrochemomechanical deformation in conducting polymers containing pyrrole and anisidine moieties"Reactive and Functional Polymers. 58. 103-110 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] W.Takashima, Shyam S.Pandey, M.Fuchiwaki, K.Kaneto: "Cyclic Step Voltammetric Analysis of Cation-driven and Anion-driven actuation in Polypyrrole Films"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 7532-7536 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] W.Takashima, Shyam S.Pandey, K.Kaneto: "Investigation of Bi-ionic Contribution for the Enhancement of Bending Actuation in Polypyrrole Film"Sensors and Actuators B : Chemical. 89・1-2. 48-52 (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] S.S.Pandey, W.Takashima, M.Fuchiwaki, K.Kaneto: "Effect of Film Morphology on the Actuation Behavior in Polypyrrole Films"Synthetic. Metals. (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] W.Takashima, S.S.Pandey, M.Fuchiwaki, K.Kaneto: "Bi-Ionic Actuators by Polypyrrole Films"Synthetic. Metals. (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fuchiwaki, W.Takashima, S.S.Pandey, K.Kaneto: "Proposal of Novel Actuators using Conducting Polymer Laminates"Synthetic. Metals. (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Shyam S.Pandey, Wataru Takashima, Keiichi Kaneto: "Electrochemomechanical Deformation in the freestanding films of copolymers of poly(o-anisidine and Polypyrrole)"Proceeding of IUPAC Polymer conference. (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Shyam S.Pandey, Wataru Takashima, Keiichi Kaneto: "Structure-Property Correlation : Electrochemomechanical Deformation in Polypyrrole Films"Thin Solid Film. (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Shyam S.Pandey, Wataru Takasima, Keiichi Kaneto: "Electrochemomechanical Deformation of Polypyrrole Film In Complex Buffer Media"Proc. The 4^<th> International Conference on Intelligent Processing and Manufacturing of Materials (IPMM03). (in press). (2003)

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      2002 Annual Research Report

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Published : 2002-04-01   Modified : 2016-04-21  

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