| 研究課題/領域番号 |
23K20912
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01239 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 苫小牧工業高等専門学校 (2024)
熊本大学 (2021-2023) |
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研究代表者 |
渡邉 智 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (80579839)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | ソフトアクチュエータ / 近赤外波長選択 / 光熱変換 / マイクロパターニング / 近赤外光 / 波長選択 / 希土類 / 結晶 / ソフトマイクロマシン / マランゴニ流 / ナノシート / 波長選択応答 / 希土類ナノ材料 / 感温ポリマーゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまで実現が困難であった水中での遠隔操作で複雑な動作が可能なマイクロマシンを実現する。吸収線幅の狭い複数の希土類光熱変換材料を感温ゲルに組み込み分けることで、照射波長の違いで複雑な動作が可能になる。微細化に伴う駆動力の低下で問題となる溶液抵抗（およびブラウン運動）を克服するために、「①吸収効率の低さを補い希土類濃度を高める材料設計の工夫」、「②省エネルギーで駆動できる生物模倣デバイスの開発」、「③外部環境の影響を受けにくい流体システムの設計」に取り組む。将来的には、生体深部まで透過可能な近赤外光のみで駆動でき、医療用マイクロロボットへの応用が期待できる。
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| 研究実績の概要 |
三つの研究目的である「(1)希土類光熱変換材料の開発」、「(2)希土類光熱変換デバイスの開発」、「(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステムの開発」のうち、主に(1)と(2)を行った。
(1)希土類光熱変換材料の開発：光熱変換希土類材料の結晶を結晶成長的に作製できるかを試みた。希土類/界面活性剤複合体が2-ブタノール混合水中に溶解し、温度と溶媒比を変えると溶解度が下がることを確認した。この現象は温度や溶媒比で結晶成長に可能な過飽和領域が存在するという重要な知見である。
(2)希土類光熱変換デバイスの開発：引き続き、水中での収縮アクチュエータ、水面上でのマランゴニ流アクチュエータを開発した。作製方法を工夫すると、どちらのアクチュエータもサブミリメートルサイズにサイズダウンできる見込みが立ちつつある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初予定していたデバイス開発は概ね終了し、材料開発とソフトオプトメカニカルシステムの構築に取り掛かれつつあるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、(1)希土類光熱変換材料の開発、(2)希土類光熱変換デバイスの開発、(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステムの開発を進める。
(1)希土類光熱変換材料の開発：希土類配位高分子の作製は難しいことが分かったので、当面は希土類結晶を作製する研究に注力する。
する。
(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステム：引き続きメカニカルアクチュエータとマランゴニ推進船を組み合わせて水面を自由に動く船もしくは物体を輸送するシステムの作製を行う。ミリメートルサイズからサブミリメートルサイズへのサイズダウンも行う。
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