研究課題
昆虫飛行は，マルチフィジクス・マルチシステム強連成を巧みに利用して，1mmオーダーの微小化を達成している．ゆえに昆虫を規範とすることで，ドローンのような飛行体を微小化することが期待されている．しかし，現象の複雑さと加工技術の限界から，1mmオーダーの昆虫規範型飛行体は実現されていない．そこで本研究では，Ⅰ．マルチフィジクス・マルチシステム強連成解法を開発し，Ⅱ．それを用いて，MEMSの2.5次元構造が昆虫飛行メカニズムを有するように設計し，Ⅲ．それを実際にMEMSプロセスで作成することで，1mmオーダーの昆虫規範型MEMS飛行体を実現する．本年度の研究実施計画に沿って，以下の研究成果を得た：Ⅲ．1mmオーダーの昆虫規範型MEMS飛行体の作成と評価を行った．昆虫進化の帰結から最小と考えられる1mmオーダーの昆虫規範型飛行体を本アプローチにより実現できる可能性を示すことができた．まず，(a) 飛行体の作成を行った．代表者が開発したMEMSプロセスは原理的には1mmをはるかに超えて微小化できる．課題は，構造材料の感光性ポリマー薄膜（板厚10μm程度）を非常にもろい前駆体状態で何層も積層するため，各層ごとの接着，露光，現像，熱処理（ポリマー転換）で亀裂が頻繁に生じることであり，フォトマスクの形状を先進的な計算力学で設計することで，亀裂の原因となる多種多様な応力を低減できた．この独自の計算力学技術により，他に類例の無い複雑で動的な微小構造物を作成することができた．次に，(b) 飛行体の評価を行った．飛行体が小さく，高速で羽ばたくため，マイクロスコープ付き高速ビデオカメラによる観測を行った．アクチュエータである圧電バイモルフに高電圧を細い金属線で印可した．高速ビデオカメラ記録により，推進力を評価した．この結果，研究発表に示す研究成果を得た．
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2023 2022
すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)
Proceedings of 2023 IEEE 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
巻: － ページ: 534 - 537
10.1109/MEMS49605.2023.10052580
CMES - Computer Modeling in Engineering and Sciences ( Tech Science Press )
巻: 136 ( 2 ) ページ: 1187 - 1206
10.32604/cmes.2023.024614
International Journal of Mechanics and Materials in Design ( Springer Science and Business Media B.V. )
巻: － ページ: －
10.1007/s10999-022-09635-4
第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム予稿集
計算力学講演会講演論文集 ( 一般社団法人 日本機械学会 )
Proceedings of the 41th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
計算工学 ( 日本計算工学会 )
巻: 27 (3) ページ: 4014 - 4015
計算工学講演会論文集
