やわらかさが瞬時に変化する高機能磁性ソフトマテリアルの創製と応用

• 研究課題/領域番号: 23360051
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 三俣 哲 山形大学, 理工学研究科, 助教 (80322006)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2011年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 高分子ゲル / エラストマー / 刺激応答性材料 / 粘弾性 / 高分子磁性ゲル / 物性 / 磁場応答速度 / 磁性ゲル / アクチュエータ

研究概要

永久磁石を近づけるとプリンのように軟らかかった状態が瞬時にプラスチックのように硬くなる新素材を開発した。ゴムのような樹脂に鉄粒子を分散させたもので、磁性エラストマーと呼ばれる。硬さの変化は800倍。世界最高レベルの変化量を示す。磁場をかけると硬くなり、遠ざけると元の硬さに戻る。このような特性を持つ材料は、これまで、水を含むゲルでしか実現できなかった。本研究で初めて、大気中での使用が可能になった。磁場で硬くなるメカニズムを明らかにした。さらに棘皮動物であるナマコの硬さが変わる原理を用いて高効率化を行った。振動実験の結果、弾性率を変えることで振動を制御できることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] 磁性ソフトマテリアルの可変粘弾性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 雑誌名: 科学と工業 巻: 88(2) ページ: 70-76
  • NAID: 40019975081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of magnetoelastic behavior of bimodal magnetic elastomers by stress transfer via nonmagnetic particles (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, S.Ohori, N.Chiba, M.Kawai
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9 号: 42 ページ: 10108-10116
  • DOI: 10.1039/c3sm51836a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide-range Modulation of Dynamic Modulus and Loss Tangent for Magnetic Elastomers Containing Submilimeter Magnetic Particles (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Chiba, K.Yamamoto, T.Hojo, M.Kawai, T.Mitsumata
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 3 ページ: 253-254
  • DOI: 10.1246/cl.2013.253
  • NAID: 10031155770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelastic Behavior of Bimodal Magnetic Hydrogels Using Nonmagnetic Particles (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Ohori, K.Fujisawa, M.Kawai, T.Mitsumata
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 1 ページ: 50-51
  • DOI: 10.1246/cl.2013.50
  • NAID: 10031143796
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetism and viscoelasticity of magnetic elastomers with wide range modulation of dynamic modulus (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, S.Ohori, A.Honda, Mika Kawai
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9 号: 3 ページ: 904-912
  • DOI: 10.1039/c2sm26717a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Magnetoelastic Behavior of Bimodal Magnetic Elastomers by Stress Transfer Via Nonmagnetic Particles (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mitsumata, S. Ohori, N. Chiba, M. Kawai
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: Vol.9, ページ: 10108-10116
  • 査読あり
• [雑誌論文] 磁場応答性ゲル・エラストマーの機能と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大堀優、三俣哲
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.31, No.5 ページ: 473-476
  • NAID: 10031175936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically Tunable Elasticity for Magnetic Hydrogels Consisting of Carrageenan and Carbonyl Iron Particles (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, A.Honda, H.Kanazawa, M.Kawai
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 116 号: 40 ページ: 12341-12348
  • DOI: 10.1021/jp3049372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant and reversible magnetorheology of carrageenan/iron oxide magnetic gels (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, N.Abe
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: 20 号: 12 ページ: 124003-124006
  • DOI: 10.1088/0964-1726/20/12/124003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic polyurethane elastomers with wide range modulation of elasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, S.Ohori
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 2 号: 5 ページ: 1063-1067
  • DOI: 10.1039/c1py00033k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic polyurethan elastomers with wide range modulation of elasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, Suguru Ohori
  • 雑誌名: Polyurethane Magazine International 巻: 8,5 ページ: 310-314
• [雑誌論文] Magnetic polyurethan elastomers with wide range modulation of elasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata, Suguru Ohori
  • 雑誌名: Polym.Chem 巻: 2 ページ: 1063-1067
  • 査読あり
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの磁気粘弾性効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: ポリウレタン研究会
  • 発表場所: 愛知工業大学本山キャンパス
  • 年月日: 2014-02-18
  • 招待講演
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの可変粘弾性とアクチュエータ (2013)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 日本機械学No.13-130講習会 フルード(流体)を用いたアクチュエータ技術の最前線
  • 発表場所: 東京工業大学田町キャンパスイノベーションセンター
  • 年月日: 2013-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] 磁性ゲルの鎖構造と磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉直哉
  • 学会等名: 第23回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜開港記念館
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] ポリエーテルポリオールの官能基数と磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木弘汰
  • 学会等名: 第23回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 磁性エラストマーの磁気粘弾性効果に及ぼす可塑剤の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村幸生
  • 学会等名: 第23回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 希土類磁性粉を分散させた磁性エラストマーの磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮城大輔
  • 学会等名: 第25回エラストマー討論会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの鎖密度と磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第25回エラストマー討論会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 磁性ゲルの鎖構造と磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉直哉、大内俊輔、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 第23回日本ＭＲＳ年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
• [学会発表] 磁性エラストマーの磁気粘弾性効果が及ぼすポリエーテルポリオールの官能基数の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木弘汰、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 第23回日本ＭＲＳ年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
• [学会発表] 磁性エラストマーの磁気粘弾性効果に及ぼす可塑剤の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村幸生、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 第23回日本ＭＲＳ年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
• [学会発表] 希土類磁性粉を分散させた磁性エラストマーの磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮城大輔、岩田裕司、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 第25回エラストマー討論会
  • 発表場所: 京都大学・桂キャンパス
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの鎖密度と磁気粘弾性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲、千葉直哉、大内俊輔、川合巳佳
  • 学会等名: 第25回エラストマー討論会
  • 発表場所: 京都大学・桂キャンパス
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの可変弾性とその応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 応用物理学会・磁気科学研究会
  • 発表場所: 京都大学益川ホール
  • 年月日: 2012-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの可変粘弾性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大堀優
  • 学会等名: 第22回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜ワールドポーターズ
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの磁気応力に及ぼす厚さの影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金内俊太
  • 学会等名: 第22回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの可変粘弾性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大堀優、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 日本ＭＲＳ学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜ワールドポーターズ（神奈川県）
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの磁気応力に及ぼす厚さの影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金内駿太、大堀優、千葉直哉、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 日本ＭＲＳ学術シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの可変弾性とその応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 応用物理学会・磁気科学研究会
  • 発表場所: 益川ホール（京都府）
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの磁気粘弾性効果に及ぼす厚さの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本田亜斗夢
  • 学会等名: 第21回日本M R S 学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] ポリウレタン磁性エラストマーの磁気粘弾性効果に及ぼす厚さの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本田亜斗夢、川合巳佳、三俣哲
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの巨大磁気粘弾性効果とその応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究会講座
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2011-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの巨大磁気粘弾性効果とその応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究会講座
  • 発表場所: 東京理科大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] ナマコの複合構造を模倣した磁性エラストマーの磁気粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大堀優
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] 磁性エラストマーの収縮変形挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本憲
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 大粒子径磁性粒子を含む磁性エラストマーの磁気粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千葉直哉
  • 学会等名: 第6回日本磁気科学会
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] ナマコミメティック磁性エラストマーの可変粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋季講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの可変粘弾性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第56回高分子夏季大学
  • 発表場所: ホテルフジタ福井
  • 年月日: 2011-07-13
  • 招待講演
• [学会発表] 磁性ソフトマテリアルの可変粘弾性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第56回高分子夏季大学
  • 発表場所: ホテルフジタ福井(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] 磁性エラストマーの透磁率と磁気粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大堀優
  • 学会等名: ゴム協会2011年年次大会
  • 発表場所: 東京理科大学・森戸記念館
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] バイオミメティック磁性エラストマーの磁気粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大堀優
  • 学会等名: ゴム協会2011年年次大会
  • 発表場所: 東京理科大学・森戸記念館
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] 磁性ゲルの透磁率と磁気粘弾性効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [図書] 高分子ナノテクノロジーハンドブック 第2編 第4章 第5節 磁性ゲル (2014)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: エヌ・ティー・エス刊
• [図書] 高分子ナノテクノロジーハンドブック (2014)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 総ページ数: 1096
  • 出版者: NTS
• [図書] 磁場応答性ゲル・エラストマーの機能と応用31, 2013年6月号 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大堀優、三俣哲
  • 出版者: 日本ロボット学会誌
• [図書] ゲルの作製・評価と高機能化 検討例集 磁場応答性ソフトマテリアル (2013)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 磁性ソフトマテリアルの可変粘弾性とその応用 2013年3月号 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: 化学工業
• [図書] 磁性ソフトマテリアルの可変弾性 41, 9 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: ファインケミカル
• [図書] アクチュエータ研究開発の最前線 磁性ゲルアクチュエータと可変粘弾性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: エヌ・ティー・エス刊
• [図書] アクチュエータ研究開発の最前線「磁性ゲルアクチュエータと可変粘弾性」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] ゲルテクノロジーハンドブック 磁性ソフトマテリアルの機能と応用
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: エヌ・ティー・エス刊 (印刷中)
• [図書] パワーアシスト,ロボット分野における部材技術,今後の展望,参入の狙いどころ 磁性ソフトマテリアル～磁場で軟らかさが可変な材料～
  • 著者名/発表者名: 三俣哲
  • 出版者: 技術情報協会 (印刷中)
• [図書] Soft Actuators : Materials, Modeling, Applications, and Future Perspectives, Magnetic Particle Composite Gels
  • 著者名/発表者名: T.Mitsumata
  • 出版者: Springer (in press)
• [備考] BS フジ「アトリエ・ド・加山」 2012年10月16日,23日放映 報道など
• [備考] 日本経済新聞「ゴム、磁石で硬く」2011年7月18日 科学面 報道など
• [備考]
  • URL: http://kinou.eng.niigata-u.ac.jp/research/file/mitsumata.pdf
• [備考] 三俣研究室
  • URL: http://polyweb.yz.yamagata-u.ac.jp/~mitsumata/
• [備考]
  • URL: http://polyweb.yz.yamagata-u.ac.jp/~mitsumata/