| 研究課題/領域番号 |
21H02021
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
吉尾 正史 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, グループリーダー (60345098)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | アクチュエータ / 液晶 / イオン伝導 / 自己組織化 / 触覚 / イオン液体 / リチウムイオン / ナノ相分離 / ソフトロボット / ソフトアクチュエータ / ナノチャンネル / 相分離 / 電子伝導体 / イオン伝導体 / 液晶高分子 / カラムナー液晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高齢化社会、リモート社会を支えるキーテクノロジーとして、仮想空間のモノをあたかも触っているかのような感覚を生み出せるゴム手袋のように柔らかく、軽く、低電力で駆動する触覚伝達デバイスの開発が求められている。本研究では、イオンを高速に流すチャンネル構造と強靭な機械的特性を併せ持った新しい液晶材料を活用して、1Vの低電圧で100Hzの振動を示すソフトアクチュエータの開発に関する研究を行う。パターン化された複数の液晶アクチュエータ素子を独立に振動させる電子回路設計を行い、Society5.0に資するバーチャル空間と実空間を繋ぐソフト触力覚デバイスの創成を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、イオン液体を液晶ナノ構造に組織化した独自の電解質材料設計戦略により、世界トップレベルの大変位、高周波数応答性、高出力を示すイオン伝導型アクチュエータを創出した。具体的には、光重合性分子とイオン液体からなるカラム状・層状・ミセルキュービック構造を形成する液晶の光架橋高分子フィルムやイオン伝導性低分子液晶とビニル高分子とのミクロ相分離複合フィルムを設計した。これらのポリマー電解質を導電性高分子で挟んだ三層構造のアクチュエータ素子を作製し、高速大変形と高出力を活かしたソフトグリッパーロボット、屈曲鏡、指輪型触覚提示デバイスなどの新しい応用を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、新しい材料設計戦略に基づくイオン伝導性液晶高分子およびこれを活用した高速変形・高出力を示す電気活性ソフトアクチュエータを実現した。これら成果は、新たな液晶材料の機能性材料としての可能性を大いに広げるものであり、エレクトロニクスや医療分野へのインパクトは大きい。特に、本研究で開発した世界初の指輪型触覚提示アクチュエータは、視覚障がい者歩行支援や遠隔コミュニケーションなどへの応用展開が期待できる。新しい物質を生み出す化学を駆使し、従来材料では成し得なかった高性能アクチュエータを実現した本研究成果は、持続可能な超情報化社会およびウェルビーイング社会の実現に大きな貢献を果たすものである。
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