| 研究課題/領域番号 |
19K22216
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
上野 和英 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30637377)
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| 研究分担者 |
太田 裕貴 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30528435)
小久保 尚 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特別研究教員 (80397091)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 液体金属 / ゲル / 電子伝導性 / イオン伝導性 / 電子伝導体 / イオン伝導体 / イオン液体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
柔軟でしなやかな素材を用いたデバイス関連分野（ソフトエレクトロニクス、ソフトロボティクス）は医療分野をはじめ様々な応用展開が期待され、現在、極めて重要な研究領域になっている。本研究では、液体金属と機能性高分子材料がナノ・ミクロレベルで複合化された柔らかいコンポジット材料「メタルゲル」の研究分野を新規開拓し、それを電気化学アクチュエータ素子に適用することで、ソフトロボティクス分野へと展開する。
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| 研究成果の概要 |
人体に無害なGa系液体金属と機能性高分子材料がナノ・ミクロレベルで複合化された柔らかいコンポジット材料(メタルゲル)の研究分野を新規開拓し、それを電気化学アクチュエータ素子に適用することを目的とした。有機高分子相と液体金属相が共連続し、且つミクロに相分離した状態で複合化するため、モノリス法とキャスト法の二通りの方法を検討したところ、いずれの方法でもメタルゲルを作成できることを実証した。メタルゲルの機械特性と電子伝導性はGa系液体金属表面に形成される酸化被膜の影響を大きく受けることを明らかにした。酸素非存在下で作製したメタルゲルは電子伝導性が106倍程度増加することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体、ゲル、エラストマー等で構成される柔らかい素材を用いたロボットは自由に変形可能な特性を生かし、生物類似の複雑な動作を可能とすることから重要な研究領域（ソフトロボティクス）となっている。また、同様に柔軟な素材を用いたソフトエレクトロニクス分野では蒸気圧が無く、人体に無害な液体金属を用いたウェアラブルデバイスが盛んに研究されている。このような柔軟素材を用いたデバイスは人体への親和性や生活環境への適応性が高く、医療分野をはじめ様々な方面への応用が期待されている。本研究成果をもとに、高伸縮性電子伝導材料を開発することで上記分野への応用展開が期待できる。
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