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2019 年度 実施状況報告書

ロボティクスやメカトロニクスにおける伸張性と弾力性に富む画期的な多機能材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04040
研究機関福島大学

研究代表者

島田 邦雄  福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (80251883)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードゴム / 電解重合 / 磁気混合流体 / センサー / 太陽電池 / 有機EL / 磁場 / 磁性粒子
研究実績の概要

プラスチックでないもう一つの高分子溶液としてのゴムに対して,導電性高分子溶液における電解重合法を駆使することで,従来にない,かつ夢を実現する様々な技術を確立することを本研究の目的として,平成31年度において,昨年度に引き続き,MCFとゴムを併用し電解重合法を駆使することにより新素材の開発とその特性把握を行った.すなわち,MCFは本研究代表者が2001年に開発した磁場に反応する新しい機能性流体であり,磁気混合流体と称し,ジエン系及び非ジエン系のゴムと混合したMCFゴムを用いて行う.具体的には,太陽電池,及び,有機ELの開発の確立を目指した研究を行った.すなわち,太陽電池については,色素増感型太陽電池等の湿式太陽電池が参考になることから,その場合でのドーパントについて文献等により調査して選定し,MCFゴムの太陽電池を作成した.そして光照射時の圧縮や引張下において,電流-電圧特性試験,ポテンショメータによる光誘起力特性の測定を行った.これにより,ドーパントの種類により光起電力効果が異なり最適なドーパントや電解重合時の実験条件が存在すること,また,塑性領域よりも弾性領域で光起電力効果が増すことが最大の特徴として得られた.こうして,伸張性や圧縮性に富むゴム型の太陽電池を作成する手法を確立できた.一方,有機ELについては,導電性高分子溶液におけるプラスチックの場合での有機ELで使われているドーパントについて文献等により調査して選定し,有機ELを作成する実験を試みた.その結果,プラスチックの場合と較べてゴムの場合には,ドーパント等の選定が必要であるとの知見を得た.

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

MCFとゴムを併用させて電解重合法を駆使することにより,伸張性と圧縮性に富む太陽電池の作成を構築することができ,その光起電力効果における特性について実験的に得ることが出来た.一方,有機EL化については,ドーパントの選定に未だ研究余地を残すものの,太陽電池化と,昨年度におけるピエゾ素子化とキャパシタ化における研究成果が非常に大きく,本研究で目標とする従来にない,かつ夢を実現する様々な技術の構築に大いに貢献するものとなっている.

今後の研究の推進方策

研究計画書にあるように,プラスチックでないもう一つの高分子溶液としてのゴムに対して,導電性高分子溶液における電解重合法を駆使することで,従来にない,かつ夢を実現する様々な技術を確立することを本研究の目的とし,ピエゾ素子を含むセンサ,キャパシタとバッテリー,太陽電池の機能性を有する素材の開発の確立を引続き行う.また,有機EL化についても引続き研究を行う.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 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 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Development of a Magnetic Compound Fluid Rubber Stability Sensor and a Novel Production Technique via Combination of Natural, Chloroprene and Silicone Rubbers2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio、Ikeda Ryo、Kikura Hiroshige、Takahashi Hideharu
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 ページ: 3901~3901

    • DOI

      10.3390/s19183901

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Magnetic Compound Fluid Rubber Sensor for Practical Usage on γ-Irradiation and Energy Harvesting for Broad-Band Electromagnetic Waves2019

    • 著者名/発表者名
      Kunio SHIMADA, Ryo IKEDA, Hiroshige KIKURA, Hideharu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      World Journal of Mechanics

      巻: Vol.9, No.9 ページ: 205-231

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Adhesion Technique Using Metallic or Non-Metallic Hydrous Oxide of Metal Complexes Involving Magnetic Compound Fluid Rubber under Electrolytic Polymerization and Magnetic Field for Producing Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio、Kikura Hiroshige、Takahashi Hideharu、Ikeda Ryo
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 ページ: 689~689

    • DOI

      doi:10.3390/s19030689

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Magnetic Field and Aggregation on Electrical Characteristics of Magnetically Responsive Suspensions for Novel Hybrid Liquid Capacitor2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Kunio
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 5 ページ: 38~38

    • DOI

      doi.org/10.3390/magnetochemistry5020038

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 放射線環境下におけるMCF ゴムセンサの電位特性2019

    • 著者名/発表者名
      池田 遼,島田 邦雄,高橋 秀治,木倉 宏成
    • 学会等名
      第31回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム
  • [学会発表] 新しい多機能性を有するゴムにおけるセンサー化(金属とゴムの新しい接着手法)2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄
    • 学会等名
      2019年年次大会日本ゴム協会
  • [学会発表] ピエゾ効果・光起電力効果・キャパシタを同時に有するゴムセンサのセンサ化に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄,嵯峨宣彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
  • [学会発表] 電解重合による新しい接着技術によるセンサ化に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄
    • 学会等名
      令和元年度電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会
  • [学会発表] 大震災による放射能建屋内実装ロボットに搭載するための新しいセンサの開発,放射能と高水温下に耐えるセンサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      島田邦雄,池田 遼,木倉宏成,高橋秀治
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会

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公開日: 2021-01-27  

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