| 研究課題/領域番号 |
16K06280
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
金藤 敬一 大阪工業大学, 工学部, 客員教授 (70124766)
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| 研究分担者 |
宇戸 禎仁 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20298798)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 導電性高分子 / 人工筋肉 / 電気化学 / ソフトアクチュエータ / 酸素ポンプ / ポリピロール / 触媒 / バイオ燃料電池 / アクチュエータ / 酸化・還元 / ドーピング / 脱酸素 / 伸縮率 / 収縮力 / サイクル寿命 / カーボンナノチューブ / 複合フィルム / 電解伸縮 / 抗力 / 伸縮力 / イオン半径 |
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| 研究成果の概要 |
柔軟に伸縮する人工筋肉(ソフトアクチュエータ)を、導電性高分子が電気化学的な酸化・還元によって伸縮する原理を用いて開発した。電流から注入されたイオン数、伸縮率よりその体積を求め、水和した各種イオンの大きさを評価した。収縮力は、高分子の弾性係数と等価で生体筋肉以上で、非線形な応答をすることを明らかにした。
人工筋肉を駆動するエネルギー源としてビタミンCおよび尿素などバイオ分子の電気化学反応に関する研究を行った。その結果、導電性高分子がアノード触媒として高い活性を示すことを見出した。この性質を利用した酸素ポンプ、ポリマーフィルムの酸素や燃料分子の透過係数の評価装置を考案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、ロボットは人工知能によって高度な動きと知的な応対ができるようになり、将来、日常社会でも重要な役割をすると予想される。しかし、現在のロボットはモータと歯車によって駆動されており、人工筋肉の開発が期待されている。既に、機能材料による人工筋肉が研究されているが、まだ実現していない。本研究によって実用化に向けて課題が明らかとなった。
また、人工筋肉は事故で損傷した筋肉の代替、荷重労働を補助する駆動装置として需要が見込まれている。人工筋肉を体内で駆動するためにエネルギー源として、尿素などのバイオ燃料電池の高出力化が、導電性高分子を触媒に用いることによって可能となる。
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