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ロボティクスやメカトロニクスにおける伸張性と弾力性に富む画期的な多機能材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04040
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関福島大学

研究代表者

島田 邦雄  福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (80251883)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードゴム / 電解重合 / 機能性流体 / 磁場 / 太陽電池 / センサ / キャパシタ / 新素材 / 磁気混合流体 / センサー / 磁性粒子 / エナジーハーベスティング / 有機EL / ピエゾ効果 / 機能材料 / ロボティクス
研究成果の概要

導電性高分子溶液における電解重合法を駆使することで,従来にない夢を実現する様々な技術を確立することを本研究の目的とする.具体的には,ピエゾ素子を含むセンサ,キャパシタ,バッテリ,太陽電池,有機ELの多機能性を有する素材の開発の確立を行った.特に,水分量や経年的影響の解決のために水和物とPDMSを使用した新しい作成手法の提案,圧縮と伸長に対する,また様々な表面の物体の粗さにおけるセンシング,太陽発電による電気を充電するキャパシタ,ジエン系及び非ジエン系のゴムと混合することによって成る湿式太陽電池の開発,圧縮や引張下,放射能下での光起電力効果の解明と理論的説明等を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在の太陽電池の使い方は,固体材料であり,かつ,平板であるため場所等の制約により設置場所が限定される使い方でしかない.これがゴムで出来た太陽電池であると,伸縮性や弾力性があり,かつ,色んな形に成形することができるので,色んな場所で使うことが可能となる.例えば,ロボットの外皮に使うと無電源型ロボットが可能となる.さらに,同じMCFゴムであることから,ピエゾ効果や光起電力効果などのセンシングも兼ね備えた,かつ,キャパシタやバッテリの充放電を兼ね備えた外皮となるので,ロボティクスにおける新しいロボット工学の進展や,メカトロニクスにおける新しいセンシング技術の進展に寄与し,新しい学術的革新をもたらす.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Enhancement of diversity in production and application utilizing electrolytically polymerized rubber sensors with MCF: 1st report on consummate fabrication combining varied kinds of constituents with porous permeant stocking-like rubber2020

    • 著者名/発表者名
      Kunio Shimada, Ryo Ikeda, Hiroshige Kikura and Hideharu Takahashi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: Vol. 20, No. 17 号: 17 ページ: 4658-4658

    • DOI

      10.3390/s20174658

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of diversity in production and application utilizing electrolytically polymerized rubber sensors with MCF: The second report on various engineering applications2020

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA, Ryo IKEDA, Hiroshige KIKURA, Hideharu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: Vol. 20, No. 17 号: 17 ページ: 4674-4674

    • DOI

      10.3390/s20174674

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] γ-ray irradiation effect on MCF rubber solar cells with both photovoltaics and sensing involving semiconductors fabricated under magnetic and electric fields2020

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA, Ryoju KATO, Ryo IKEDA, Hiroshige KIKURA, Hideharu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      World Journal of Mechanics

      巻: Vol. 10, No. 8 号: 08 ページ: 95-119

    • DOI

      10.4236/wjm.2020.108008

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fundamental Study of Sensing Technique Utilizing Magnetic Compound Fluid Rubber Sensor Under Radiation Environment2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo IKEDA, Kunio SHIMADA, Hideharu TAKAHASHI and Hiroshige KIKURA
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: Vol. 5 ページ: 185-190

    • NAID

      130007953485

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clarification of catalytic effect on large stretchable and compressible rubber dye-sensitized solar cells2020

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA, Hiroshige KIKURA, Ryo IKEDA, Hideharu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Energies

      巻: Vol. 13, No. 24 号: 24 ページ: 6658-6658

    • DOI

      10.3390/en13246658

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a Magnetic Compound Fluid Rubber Stability Sensor and a Novel Production Technique via Combination of Natural, Chloroprene and Silicone Rubbers2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio、Ikeda Ryo、Kikura Hiroshige、Takahashi Hideharu
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 号: 18 ページ: 3901-3901

    • DOI

      10.3390/s19183901

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Magnetic Compound Fluid Rubber Sensor for Practical Usage on γ-Irradiation and Energy Harvesting for Broad-Band Electromagnetic Waves2019

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA, Ryo IKEDA, Hiroshige KIKURA, Hideharu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      World Journal of Mechanics

      巻: Vol.9, No.9 ページ: 205-231

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Adhesion Technique Using Metallic or Non-Metallic Hydrous Oxide of Metal Complexes Involving Magnetic Compound Fluid Rubber under Electrolytic Polymerization and Magnetic Field for Producing Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio、Kikura Hiroshige、Takahashi Hideharu、Ikeda Ryo
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 号: 3 ページ: 689-689

    • DOI

      10.3390/s19030689

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Magnetic Field and Aggregation on Electrical Characteristics of Magnetically Responsive Suspensions for Novel Hybrid Liquid Capacitor2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 5 号: 2 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3390/magnetochemistry5020038

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elastic MCF Rubber with Photovoltaics and Sensing for Use as Artificial or Hybrid Skin (H-Skin): 1st Report on Dry-Type Solar Cell Rubber with Piezoelectricity for Compressive Sensing2018

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 6 ページ: 1841-1841

    • DOI

      10.3390/s18061841

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elastic MCF rubber with photovoltaics and sensing on hybrid skin (H-Skin) for artificial skin by utilizing natural rubber : 2nd report on the effect of tension and compression on the hybrid photo- and piezo-electricity properties in wet-type solar cell rubber2018

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 6 ページ: 1848-1848

    • DOI

      10.3390/s18061848

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elastic MCF rubber with photovoltaics and sensing on hybrid skin (H-Skin) for artificial skin by utilizing natural rubber: Third report on electric charge and storage under tension and compression2018

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 6 ページ: 1853-1853

    • DOI

      10.3390/s18061853

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 放射線環境下におけるMCF ゴムセンサの電位特性2019

    • 著者名/発表者名
      池田 遼,島田 邦雄,高橋 秀治,木倉 宏成
    • 学会等名
      第31回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 新しい多機能性を有するゴムにおけるセンサー化(金属とゴムの新しい接着手法)2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄
    • 学会等名
      2019年年次大会日本ゴム協会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ピエゾ効果・光起電力効果・キャパシタを同時に有するゴムセンサのセンサ化に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄,嵯峨宣彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電解重合による新しい接着技術によるセンサ化に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄
    • 学会等名
      令和元年度電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 大震災による放射能建屋内実装ロボットに搭載するための新しいセンサの開発,放射能と高水温下に耐えるセンサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄,池田 遼,木倉宏成,高橋秀治
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] MCFゴムによるピエゾ素子と太陽電池の両機能を有するハイブリッドスキンの開発2018

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄
    • 学会等名
      日本ゴム協会2018年年次大会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ゴムを太陽電池化とピエゾ素子化する技術に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄,西田 均
    • 学会等名
      第27回MAGDAコンファレンス in Katsushika
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] ゴムと金属等との接着方法2018

    • 発明者名
      島田邦雄
    • 権利者名
      島田邦雄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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