| 研究課題/領域番号 |
19K05062
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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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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 公立千歳科学技術大学 |
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研究代表者 |
高田 知哉 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (00342444)
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| 研究分担者 |
阿部 薫明 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (40374566)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 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)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | アクチュエータ / 温度応答性ゲル / カーボンナノチューブ / 光熱変換 / 弾性率 / 温度応答性ポリマー / 複合材料 / 赤外線 / 赤外応答性 / 複合粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、赤外照射に伴う発熱により変形が誘起される微小球状ポリマー/ナノカーボン複合粒子の開発を目的とする。従前の研究例で主流であったシート状の複合体とは異なる、微小な占有体積中での等方的な膨張・収縮を可能とする球状アクチュエータの実現を目指す。温度応答性ポリマーとナノカーボン粒子から種々の粒子を作製し、光熱変換による昇温と変形に適する粒子の設計指針を確立するとともに、マイクロアクチュエータとしての可能性を評価する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、赤外線照射に伴う温度応答により可逆的に変形するマイクロアクチュエータ材料の創製を目的として、温度応答性ポリマーゲルであるポリアクリルアミド/ポリアクリル酸相互侵入ネットワークゲルに光熱変換物質である多層カーボンナノチューブ（MWCNT）を添加した複合ゲルを作製し、赤外線応答挙動と材料力学特性を調べた。MWCNTの添加により赤外線照射時の到達温度を上昇させることができた一方で、温度応答に伴う変形の程度は小さくなることがわかった。このことは、MWCNT添加による弾性率の向上と関連づけて解釈することができ、膨潤による変形への抵抗力がMWCNTにより大きくなったことによると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で作製したゲルに関して、MWCNTを添加したゲルでは赤外線照射に伴う温度上昇がMWCNT未添加ゲルよりも大きい一方で、膨潤・収縮による変形の度合いは小さいことが確かめられた。これらのことに基づくと、本研究で得られた材料は、温度応答による変形は微小である一方で強度は元のゲルよりも高い材料であるといえる。本研究で構想するマイクロアクチュエータとしての用途を考えた場合には、目的によっては大変形を要さずむしろ微小変形をする材料の方が使途に合致するとも考えられ、また強度が高いことは駆動を伴う機械要素としては望ましい性質であるともいえる。
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