| 研究課題/領域番号 |
17H03204
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
高木 賢太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60392007)
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| 研究分担者 |
入澤 寿平 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30737333)
田原 健二 九州大学, 工学研究院, 准教授 (80392033)
安積 欣志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (10184136)
井上 剛志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273258)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高分子アクチュエータ / 高分子センサ / 機能材料 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の内容は，大きく分けて，釣糸人工筋アクチュエータのモデリング，イオン導電性高分子センサのモデリング，人工筋アクチュエータモジュールの開発の３つである．それぞれ分けて平成３０年度の研究内容を以下に述べる．
＜釣糸人工筋アクチュエータ＞：人工筋アクチュエータモジュールの設計のためには，アクチュエータの特性がわからなければならない（モデリング）．モデリングと，いまだ不明な点が多い動作原理の解明に向けて研究を進めている．本年度の研究の結果，収縮型（TCPF）だけではなくねじり型（TPF）の動作の特性計測が重要であることがわかってきた．さらに，温度に依存して，履歴現象（記憶効果）が生じることを新たに発見した．これを温度依存履歴現象と名付け，特性計測を行った．物理原理は現在検討中であるが，発見した成果は複数の学会にて発表を行った．
＜イオン導電性高分子センサ＞：センサの物理モデルはすでに提案されているが，非線形連立偏微分方程式で表され非常に複雑であり，工学的な近似モデルが必要とされている．前年度に得られたセンサ電圧発生モデル近似に加えて，センサ電流発生モデルに着目し，研究を進めた．電流発生モデルにおいても，シンボリックな有限要素法によって，解析的に離散化モデルを導出することに成功した．電圧に比べて電流をシミュレートするためには，より高い次数が必要であったが，非常に良い近似が得られた．成果は複数の学会発表にて報告を行った．
＜モジュールの開発＞：前述のように，釣糸人工筋アクチュエータに関して，これまでに知られていない新しい特性（温度依存ヒステリシス）を見出した．そのため，モジュール開発に先駆けて釣糸人工筋アクチュエータの特性計測とモデル化に重点をおくものとした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
＜釣糸人工筋アクチュエータ＞：特性計測において新たな発見があり，当初予定していたモデル化に必要なエフォートは大きく増えているが，研究は順調であると考えられる．
＜イオン導電性高分子センサ＞：モデル化において，進捗は順調である．
＜モジュールの開発＞：前述のように，釣糸人工筋アクチュエータに関して，これまでに知られていない新しい特性（温度依存ヒステリシス）を見出した．そのため，モジュール開発に先駆けて釣糸人工筋アクチュエータの特性計測とモデル化に重点をおくものとした．
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| 今後の研究の推進方策 |
＜釣糸人工筋アクチュエータ＞：これまでの研究で作製した特性計測実験装置を用いて，熱・機械の相互変換特性の計測を引き続き行う．熱・機械の変換特性を計測した結果，収縮型（TCPF）だけではなくねじり型（TPF）の特性計測が重要であること，また，温度による履歴現象が存在することがわかってきた．それぞれをより詳細に計測することにより，物理原理の解明に向けた成果が大いに期待できる．まず，実験による特徴づけ（Characterization）の基礎となる本質的なデータを得ることを目的とする．
＜イオン導電性高分子センサ＞：これまで，解析的な有限要素法により，電圧発生モデルならびに電流発生モデルが得られてきた．電圧発生と電流発生それぞれのモデルの特性を比較検討する．また，低次元化については容易にできる場合と，難しい場合があることがわかってきたため，それを明らかにすることを目的とする．また，厳密な解析解に関する知見についても結果が得られつつあるため，検討を進める．なお，提案解析的近似モデルの数値計算と直接数値シミュレーションには，市販ソフトウェア（MATLAB，COMSOL）を用いる．
＜モジュールの開発＞：モジュール化に適した釣糸アクチュエータを検討するとともに，ゴルジ腱器官を実現するイオン導電性高分子センサの検討を行う．モジュールの設計について引き続き検討を行う．
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