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不連続かつ可逆的に体積変化するハイドロゲルの特性を利用し、ゲル内部の溶液の流動を、ごく小さな外部環境(温度など)の変化により制御あるいは駆動できるようにするために、以下の研究を実施した。
(1)熱応答性のN-イソプロピルアクリルアミドと、熱的に安定なアクリルアミドを初めとした様々な高分子からなるハイブリッドゲルを、前年度と同様に光重合開始剤を用いて合成した。合成温度または溶媒の種類を選択して、合成時の疎水-親水バランスを変化させることにより、高分子網目の相分離を利用した不均一性を導入することができた。さらに、架橋密度を変化させることにより、ネットワークゲルからコロイドゲルまでの多様な網目構造を作成した。
(2)前年度と同様の方法で流速、流量、緩和時間の測定を行ない、ゲルの不均一な網目構造と相分離構造を取り入れた輸送モデルにより、ハイブリッドゲルの特性を評価した。ゲルの変形速度は網目構造に依存し、特性時間が著しく変化した。低温恒温水槽により体温付近の温度を精密に制御するための最適な制御条件を検討し、ハイブリッドゲルの合成条件にフィードバックしながら、流れの制御に最適なシステムの構築原理を明らかにすることができた。
(3)前年度の研究結果を踏まえ、実用に適したバルブおよびポンプを設計・製作した。長期の繰り返し動作による耐久性等、デバイスの寿命や耐久性の検討を行なった。また温度や圧力の急激な変化による性能変化や、不純物が混入した場合の耐久性など、実際の使用を想定した状況の性能測定を行なった。
以上、ゲルを用いた新しいソフトマイクロアクチュエータの開発原理を築くことができた。
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