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2019 年度 実績報告書

折り紙エレクトロニクス

研究課題

研究課題/領域番号 18H03868
研究機関早稲田大学

研究代表者

岩瀬 英治  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70436559)

研究分担者 尾上 弘晃  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30548681)
舘 知宏  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50586740)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード折り紙 / 切り紙 / フレキシブルデバイス / 機械的メタマテリアル
研究実績の概要

2019年度は、昨年度に確立した基板材料・加工方法を基盤として、繰り返し伸縮や曲面への貼付を想定した切り紙・折り紙構造を有するデバイスの製作を行い、その特性を評価した。
繰り返し伸縮可能な機構に対しては、岩瀬グループが主体となり、エラストマを基板全体やヒンジ部に用いる方法を検討した。切り紙構造によって伸張性能を持たせた金属箔は繰り返し変形させるとたわみが生じる事が問題であるが、これをプレストレッチ状態のままエラストマで封止する事で、繰り返し伸縮可能な基板として利用できることを示した。また、応力を持った状態のエラストマと金属材料を貼り合わせ、その後応力を開放する事でヒンジを製作し、そのヒンジを繰り返し伸縮可能な構造として利用する事を検討した。
曲面貼付が可能な折り構造の検討とそのデバイス化については、岩瀬グループと舘グループが共同して研究を行った。具体的には、熱収縮フィルムであるポリオレフィンを用いたSelf-foldingメカニズムで、平行な2平面を持つ折り構造であるExtruded miura-oriを折り上げることに成功した。また、折り上げたデバイス中の一部の面を取り除くことによって構造全体の自由度を上げ、曲面への貼り付けを実証した。
3グループが共同で行った研究では、高い曲率でSelf-foldingを行うのに効果的な収縮領域の形状を実験的に検討した。ここで用いたSelf-folding機構は、黒インクがパターンされた熱収縮シートに赤外線を照射し、選択的に熱収縮させシートを折り上げる方法である。シートの幅方向のみに収縮領域がある場合と、長手方向にも収縮線を持たせた場合とを比較し、後者の方がより高い曲率を得られる事を実験的に確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画の通り、昨年度に確立した基板材料・加工方法を基盤として、繰り返し伸縮や曲面への貼付を想定した切り紙・折り紙構造を有するデバイスの製作と評価を行うことができたため。また、個々のグループでの研究が進んだだけではなく、それぞれのグループの強みを生かした共同研究成果が得られ、査読有国際学会への採択等、当初の計画以上の成果を得たため。

今後の研究の推進方策

今後は、今年度製作・評価を行った繰り返し伸縮や曲面への貼付可能な機構のフレキシブル電子デバイスとしての有用性を示すため、センサやLEDといった電子素子を実装した状態でのデバイス評価を行う。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] シンガポール工科デザイン大学(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      シンガポール工科デザイン大学
  • [雑誌論文] Design of Rigidity and Breaking Strain for a Kirigami Structure with Non-Uniform Deformed Regions2019

    • 著者名/発表者名
      Taniyama Hiroki, Iwase Eiji
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 ページ: 395~395

    • DOI

      10.3390/mi10060395

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 4D Printing of Multi-Hydrogels Using Direct Ink Writing in a Supporting Viscous Liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Uchida, Hiroaki Onoe,
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 ページ: 433~433

    • DOI

      10.3390/mi10070433

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Syringe-Injectable, Self-Expandable, and Ultraconformable Magnetic Ultrathin Films2019

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamagishi, Akihiro Nojiri, Eiji Iwase, Michinao Hashimoto
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 11 ページ: 41770~41779

    • DOI

      10.1021/acsami.9b17567

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] An Origami-Structured Flexible Electronic Substrate with Faces Parallel to Target-of-Attachment Surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yasuga, Atsushi Eda, Kai Suto, Tomohiro Tachi, Eiji Iwase
    • 学会等名
      The 33rd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Folding Acute-Angel Origami driven by Surface Bending Force2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Uchida, Hiroki Yasuga, Tomohiro Tachi, Eiji Iwase, Hiroaki Onoe,
    • 学会等名
      The 33rd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] 折り上げ後に弾性を有する自己折り畳みヒンジの提案2020

    • 著者名/発表者名
      太田颯人, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会 第59回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 折り紙構造と切り紙構造の組み合わせによる伸縮可能な薄膜基板の実現2020

    • 著者名/発表者名
      日下俊輝, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会 第59回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 伸縮電子デバイスのための硬軟混合基板における高剛性領域の回転変形の利用2020

    • 著者名/発表者名
      田鈺平, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会 第59回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 切り紙型伸縮電子基板の剛性と破断ひずみの設計2019

    • 著者名/発表者名
      江田篤史, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] 切り紙構造ヒンジを用いた電子基板の自己折り畳み手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      谷山広樹, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] Multi-Hydrogel 4D Printing for Deformation Control2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Uchida, Hiroaki Onoe
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Syringe-Injectable and Self-Expandable Shape Memory Polymer Nanosheets2019

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamagishi, Akihiro Nojiri, Eiji Iwase, Michinao Hashimoto
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT)
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal Wiring on Flexible Origami Structure for Stable Resistance Value Against Deformation2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Uchida, Hiroki Yasuga, Eiji Iwase, Hiroaki Onoe
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (microTAS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Flexible Electronic Devices using Rigid Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji Iwase
    • 学会等名
      The 32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 切り紙構造を用いた多軸力センサの製作2019

    • 著者名/発表者名
      山本真史, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] 伸縮電子デバイスのための電子基板の自己折り畳み手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      江田篤史, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] 切り紙構造の延伸時における局所的な傾き角の評価2019

    • 著者名/発表者名
      谷山広樹, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] 熱溶融積層3Dプリンタを用いた導電性を有する自己折り畳みデバイス2019

    • 著者名/発表者名
      山村俊介, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] 形状記憶ポリマフィルムを用いた変形および形状固定可能な電子デバイスの提案2019

    • 著者名/発表者名
      石上直哉, 岩瀬英治
    • 学会等名
      日本機械学会 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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