| 研究概要 |
本研究ではミリメートルサイズでパワー密度が高いマイクロアクチュエータの実現を目的とし,機能性流体を用いたニューアクチュエータの具現化を目指す.本年度の成果は以下のとおりである.
はじめに,高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(ECF)を利用したECFマイクロモータの高出力化を実現した.つまり,電圧を印加するための電極形状について検討し,DP-RE形ECFマイクロモータに対して従来数%であった効率を17%に向上した.
つぎに,上述のECFを利用して,マイクロ人工筋セルを実現した.本セルは軸方向に繊維強化されたゴムチューブの内圧をECFに発生するジェット流によって制御するアクチュエータであり,微小な電極対をチューブ内に配置できるため外部からの給電のみによって駆動できる.すなわち,複数のセルを直並列に集積化することが可能である.直径13mm,高さ10mmのセル単体で収縮変位1.2mm,発生力0.22Nを実現した.
さらに,電界の印加によって見かけの粘度が変化するER流体を用いた多自由度フレキシブルマイクロアクチュエータを提案した.また,本アクチュエータの構成部である直径2mm程度のドーム形状を金属ガラスを用いて製作し,そのMEMSプロセスを開発するとともに,ER流体を用いたバルブを製作した.
最後に,マイクロフルードパワーシステムの流体パワー源となる高出力マイクロポンプとして,管路慣性を用いた全波整流形圧電マイクロポンプを提案し,プロトタイプを試作した.本ポンプは吐出側チェック弁の代わりに流体のイナータンスが大きくなる細長い管路要素を有することによって慣性効果を用いて継続的な吐出を実現した.加えて,2つのポンプ室を1つの積層圧電素子のによりポンピングする構造とし,高出力化を図った.この結果,ポンプ体積約1cm^3で約0.4MPaの吐出圧力を実現した。
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