| 研究課題/領域番号 |
17K06264
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| 研究機関 | 和歌山大学 |
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研究代表者 |
菊地 邦友 和歌山大学, システム工学部, 助教 (20588058)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | マルチマテリアル / ソフトアクチュエータ / ソフトセンサ / 機能材料 / ソフトロボティクス / 3Dプリンティング / 無電解めっき法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、素材の柔らかさを活かして、新しい機能を発現させるソフトロボティクスのコンポーネントやシステムとして期待されている次世代アクチュエータとして、異なる材料を融合させたマルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を目的としている。
平成30年度は、マルチマテリアルを用いたイオン導電性高分子(IPMC)アクチュエータを作製するために予想される技術課題の解決、要素技術開発を行った。
IPMCアクチュエータのボトムアップ式作製・加工方法の確立として、IPMCの基材となるイオン導電性高分子の熱成形可能な顆粒を3Dプリンタ用フィラメントへと成形することに、前年度に引き続き取り組んだ。合わせて、成形したフィラメントを用いて、熱積層型3Dプリンタにより、イオン導電性高分子構造体とその他の高分子材料を用いたマルチマテリアル構造体を作製できるよう、デュアルノズル3Dプリンタの作製を行った。
この結果、形状記憶ポリマー(SMP)やナイロンといった他の高分子材料をマスク材料として、イオン導電性高分子構造体と一緒に印刷し、構造体を作製することが可能となった。
また、高性能なIPMCを作製するにあたり、無電解めっき法による電極形成が不可欠である。このことから、無電解めっき法の工程にも耐えることができるマルチマテリアル構造体を印刷する際の高分子材料の選定とプロセスの検討を行い、その有用性を確認した。その結果、改善すべき点はあるが、ナイロンとSMPが有用であることが分かり、従来不可欠であった電極間の絶縁プロセスを必要としない電極形成の可能性が示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成30年度に予定していた研究計画と比べ、やや遅れていると評価する。
その理由として、ひとつには、熱積層型3DプリンタによるIPMCアクチュエータ作製条件の最適化について、加熱によるフィラメントの劣化、空気中の水分吸着により、印刷ができないことがあり、対策を行う必要がある。
また、フィラメントを作製する条件の選定も難しいため、フィラメントを作製することはできるているが、品質を一定に保つことが難しいのが現状である。
加えて、上述のように作製条件が難しいことにより、装置に負荷がかかったため、装置が安定して駆動しないことが多く、修理や改良すべき事項がある。その対応に全力を尽くしている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度に引き続き、マルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を図り、駆動特性の向上を目指す。
熱積層型3Dプリンタによるアクチュエータ作製条件の最適化については、作製条件を適切に設定できる可能性を有する導電性高分子電極などの機能性材料を活用し、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータとしの利用可能性を研究する。
また、各種装置に関しても、コントローラ、ヒータといった構成要素の吟味、改良を行う。
以上により、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータ作製技術の確立をし、同分野の研究、開発を推進していく。
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