自励駆動する筋繊維を模倣したナノファイバーゲルアクチュエータの創製

• 研究課題/領域番号: 24656178
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 原 雄介 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (90452135)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: アクチュエータ / ゲル / 高分子 / ソフトロボット / エレクトロスピニング / ナノファイバー / BZ反応 / QCM-D

研究概要

本申請課題では、ゲルアクチュエータの微細化に関する問題点（①微細な鋳型を必要とする点　②素子に対して非常に大きな外部制御装置を必要とする点）を解決することを目指して検討を行った。鋳型を用いることなく微細なゲルアクチュエータを作製するため、エレクトロスピニング法（EL法）を採用した。BelousovーZhabotinsky(BZ)反応をエネルギー源として駆動する自励振動高分子をEL法の出発原料として採用し、ポリマー鎖の水溶性をコントロールすることで耐水性に優れたナノファイバーゲルの作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] A Meniscus-Climbing Gel Robot (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, M. Saiki, T. Suzuki, K. Kikuchi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 ページ: 938-940
  • NAID: 130004868190
• [雑誌論文] Activation energy of the Belousov–Zhabotinsky reaction in a gel with Fe(bpy)3 catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi, K. Fujimoto
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 (5) ページ: 673-675
  • NAID: 130004868109
• [雑誌論文] Generative Force of Self-oscillating Gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, K. Morishima
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 118(9) ページ: 2576-2581
• [雑誌論文] Switching the BZ Reaction with a Strong-Acid-Free Gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 118 (2)
• [雑誌論文] Autonomous Oscillation of Polymer Chains induced by the Belousov–Zhabotinsky reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, Y. Takenaka
  • 雑誌名: Sensors 巻: 14(1) ページ: 1497-1510
• [雑誌論文] Self-Oscillation of Polymer Chains with an Fe(bpy)3 Catalyst Induced by the Belousov–Zhabotinsky Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, K. Fujimoto, H. Mayama
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 118 (2)
• [雑誌論文] Switching the Belousov-Zhabotinsky reaction with a Strong-Acid-Free Gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, Y. Yamaguchi, H. Mayama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 2 ページ: 634-638
  • DOI: 10.1021/jp410915p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Oscillation of Polymer Chains with an Fe(bpy)3 Catalyst Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, K. Fujimoto, H. Mayama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 2 ページ: 608-612
  • DOI: 10.1021/jp408435z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adhesion of Gels by silica particle (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Abe, Y. Hara, S. Maeda, S. Hashimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 9 ページ: 2518-2522
  • DOI: 10.1021/jp410367v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generative Force of Self-Oscillating Gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, K. Morishima
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 9 ページ: 2576-2581
  • DOI: 10.1021/jp412806y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Periodic Swelling and Collapse of Polymer Chain Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi, Y. Takenaka, R. Fukuda
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 117 (46)
• [雑誌論文] Autonomous Oscillation of Nonthermoresponsive Polymers and Gels Induced by the Belousov–Zhabotinsky Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara
  • 雑誌名: Chemosensors 巻: 1(2) ページ: 3-20
• [雑誌論文] Direct Observation of Periodic Swelling and Collapse of Polymer Chain Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, H. Mayama, Y. Yamaguchi, Y. Takenaka and R. Fukuda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 号: 46 ページ: 14351-14357
  • DOI: 10.1021/jp408417h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface modification method for adhesion of gels (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Abe, Y. Hara, S. Maeda, S. Hashimoto
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 2 ページ: 243-245
  • DOI: 10.1246/cl.130905
  • NAID: 130004867976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous Oscillation of Polymer Chains Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, Y. Takenaka
  • 雑誌名: Sensors 巻: 14 号: 1 ページ: 1497-1510
  • DOI: 10.3390/s140101497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous Oscillation of Nonthermoresponsive Polymers and Gels Induced by the Belousov-Zhabotinsky Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara
  • 雑誌名: Chemosensors 巻: 1 号: 2 ページ: 3-20
  • DOI: 10.3390/chemosensors1020003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous polymer actuators (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 雑誌名: Proceedings of the eighteenth international symposium on artificial life and robotics 巻: 1 ページ: 93-96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation Energy of Aggregation-Disaggregation Self-Oscillation of Polymer Chain (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara and R. A. Jahan
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 13(12) ページ: 16281-16290
• [雑誌論文] Activation Energy of Aggregation-Disaggregation Self-Oscillation of Polymer Chain (2012)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介、 Rumana A. Jahan
  • 雑誌名: International journal of molecular scilence 巻: 13(12) 号: 12 ページ: 16281-16290
  • DOI: 10.3390/ijms131216281
  • 査読あり
• [学会発表] BZゲルの力発生に関する理論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 眞山 博幸, 原 雄介
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] BZゲルの収縮運動と発生力に関する理論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 眞山 博幸, 原 雄介
  • 学会等名: 2013年度 北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
• [学会発表] 自励振動型高分子の水和・脱水和振動の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 眞山博幸, 山口佳則, 武仲能子
  • 学会等名: 第23回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 完全人工合成型ケミカルロボットの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会6.0
  • 発表場所: 鶴岡市先端研究産業支援センター
• [学会発表] 化学反応を駆動源とする羽ばたき型ゲルロボットの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: 第9回「学際領域における分子イメージングフォーラム」
  • 発表場所: JAXA調布航空宇宙センター
• [学会発表] 化学反応を駆動源とする自励振動ゲルアクチュエータの開発とマイクロ流体素子への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: マイクロ・ナノ医療機器開発研究会第5回研究会
  • 発表場所: 科学技術交流財団
• [学会発表] ポリマー鎖自励振動の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: 第7回自己組織化討論会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Autonomous polymer actuators (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara
  • 学会等名: AROB 18^<th>
  • 発表場所: Daejeon, Korea
• [学会発表] BZゲルの力学的性質に関する理論的考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山 博幸, 原 雄介
  • 学会等名: 第23回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
• [学会発表] 自励振動型高分子の水和・脱水和振動の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介, 眞山博幸, 山口佳則, 武仲能子
  • 学会等名: 第23回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
• [学会発表] 完全人工合成型ケミカルロボットの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会 6.0
  • 発表場所: 鶴岡市先端研究産業支援センター（山形県）
  • 招待講演
• [学会発表] 化学反応を駆動源とする羽ばたき型ゲルロボットの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 第9回「学際領域における分子イメージングフォーラム」
  • 発表場所: JAXA調布航空宇宙センター（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 化学反応を駆動源とする自励振動ゲルアクチュエータの開発とマイクロ流体素子への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: マイクロ・ナノ医療機器開発研究会 第5回研究会
  • 発表場所: 科学技術交流財団 研究交流センター会議室（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] 自励駆動するゲルアクチュエータの開発とマイクロ流体素子への応用研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 福岡工業大学 講演会
  • 発表場所: 福岡工業大学（福岡県）
  • 招待講演
• [学会発表] ポリマー鎖自励振動の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 第7回自己組織化討論会
  • 発表場所: 晴海グランドホテル（東京都）
• [学会発表] ポリマー鎖自励振動の活性化エネルギーに関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: 第22回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: お茶の水女子大学
• [学会発表] Chemical Energy-driven Soft Robots -Molecular Design and Functional Control of Novel Self-Oscillating Polymers- (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara
  • 学会等名: Let's Talk about the Future of Robotics未来のロボティクスを語ろう
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 新規自励振動型ポリマーの振動挙動に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原雄介
  • 学会等名: 第6回自己組織化討論会
  • 発表場所: つくばセミナーハウス
• [学会発表] Autonomous polymer actuators
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: The eighteenth international symposium on artificial life and robotics
  • 発表場所: Daejeon Convention Center, Daejeon, KOREA
• [学会発表] ポリマー鎖自励振動の活性化エネルギーに関する研究
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 第22回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: お茶の水女子大学
• [学会発表] Chemical Energy-driven Soft Robots -Molecular Design and Functional Control of Novel Self-Oscillating Polymers-
  • 著者名/発表者名: 原 雄介
  • 学会等名: 日本機械学会 東北地区特別講演会
  • 発表場所: 東北大学 大学院工学研究科 中央棟大会議室
• [学会発表] 新規自励振動型ポリマーの振動挙動に関する研究
  • 著者名/発表者名: 原 雄介、眞山博幸
  • 学会等名: 第6回自己組織化討論会
  • 発表場所: つくばセミナーハウス