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2019 年度 実績報告書

微細毛構造由来の表面柔軟性を持つ静電吸着デバイスによる製造技術の革新

研究課題

研究課題/領域番号 16H04297
研究機関東京工業大学

研究代表者

齋藤 滋規  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (30313349)

研究分担者 高橋 邦夫  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (70226827)
鞠谷 雄士  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (70153046)
山本 貴富喜  東京工業大学, 工学院, 准教授 (20322688)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード静電チャック / 生体模倣 / 微細毛構造 / 表面柔軟性 / ウォータージェット加工 / 3Dプリンター / 双極型
研究実績の概要

本研究の目的は,ヤモリ指先の微細構造にヒントを得て,静電力により対象物を自在に凝着(把持)・離脱可能にする「ヤモリ型静電チャック」を創成し,従来,取り扱い困難だった対象物をハンドリング(物体操作)可能にする技術(デバイスおよび制御手法)を実現することにある.具体的には,静電力発生のための電極を先端に備えた微細毛の集合体を高度に集積し,ヤモリ指先のセタ(seta)微細毛にヒントを得た構造により,対象の表面形状に沿って柔軟に密着し,静電力をより有効に働かせるデバイスを実現すること,さらに,それを用いた「強い凝着」と「容易な離脱」を両立可能にする技術体系を確立することである.平成31年度(令和元年度)は,「双極型『ヤモリ型静電チャック』モジュール積層化によるデバイスの大面積化」のために「3Dプリンターを用いた双極型微細毛静電チャックモジュール」による多層プロトタイプを用いて「傾斜角を持たせたピーリング動作による離脱手法」の有効性検証を行った.これにより,『ヤモリ型静電チャック』の大面積化への実現可能性を示し,電極先端表面に残留電荷が存在する場合でも確実な離脱が可能であることを示した.設計上の指針としては,梁の柔軟性に加えて,梁先端の平滑化が大面積化時により重要な役割を果たすことを検証した.加えて,新たなモジュール製作技術として「複合材のウォータージェット加工技術による手法」の提案を行い,その有効性を検証した.このことにより,より広範囲な材料を用いて,『ヤモリ型静電チャック』を実現可能であること示すことができた.今後は,さらに,対象の材質,形状などの範囲を広げることにより,従来に無い自動化ハンドリング技術を確立するための知見を得ることが期待される.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Adhesional Contact between Rigid Sphere and Elastic Plane Covered with Thin Liquid Film Considering Contact-Angle Hysteresis2020

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Yoji、Baek Dooyoung、Momozono Satoshi、Hemthavy Pasomphone、Saito Shigeki、Takahashi Kunio
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 15 ページ: 1~8

    • DOI

      https://doi.org/10.2474/trol.15.1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compliant bipolar electrostatic gripper using 3D-printed-layered elastic probes2020

    • 著者名/発表者名
      Hemthavy Pasomphone、Kudo Kenta、Kawano Kento、Takahashi Kunio、Saito Shigeki
    • 雑誌名

      Engineering Research Express

      巻: 2 ページ: 015013~015013

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/2631-8695/ab67ed

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Force evaluation of electrostatic gripper with arrayed fibers consisting of parallel and coaxial electrodes2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Shigeki、Kawamura Kazuteru、Dhelika Radon、Hemthavy Pasomphone、Takahashi Kunio、Takarada Wataru、Kikutani Takeshi
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 28 ページ: 095018~095018

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab3243

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical solution of elastic deformations inside and outside circular contact area between tilted rigid punch and elastic half space2019

    • 著者名/発表者名
      Yoji Iguchi, Pasomphone Hemthavy, Shigeki Saito & Kunio Takahashi
    • 雑誌名

      Acta Mechanica

      巻: 230 ページ: 4311-4320

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s00707-019-02505-9

    • 査読あり
  • [学会発表] 転がり抵抗測定および接触面観察による凝着を考慮した転がり現象の解明2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊太平,田岡祐樹,ヘムタビーパソムポーン,高橋邦夫,齊藤滋規
    • 学会等名
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 微小円筒操作のための双極型静電吸着ツ ールの開発2020

    • 著者名/発表者名
      工藤健太,田岡祐樹,ヘムタビーパソムポーン,高橋邦夫,齊藤滋規
    • 学会等名
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 複合材のウォータージェット加工による微細毛静電チャックの製造手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      凌智寛,田岡祐樹,ヘムタビーパソムポーン,高橋邦夫,齊藤滋規
    • 学会等名
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Development of a Compliant Bipolar Electrostatic Chuck Having 3D-Printed Elastically-Deformable Beams for Handling Large Film2019

    • 著者名/発表者名
      Terumichi Hayashi, Yuki Taoka, Pasomphone Hemthavy, Kunio Takahashi, Shigeki Saito
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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