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本研究では、昨年度に引き続き、機能性高分子材料であるイオン導電性高分子金属接合体アクチュエータ(IPMC)の性能向上を目指し、応力緩和現象の改善、ソフトロボティクスへの応用を目的に研究を行った。機能性高分子材料を用いたアクチュエータは、次世代アクチュエータとして、世界的に研究開発が進められているが、材料自体の柔らかさや応力緩和により、変位量が徐々に減少する特性があり、硬さを制御する、あるいは変形形状を維持する手法の確立が求められている。
本年度は、昨年度の研究成果をもとに、自己温度制御機能を有する正温度係数(PTC)ヒータを利用した形状記憶ポリマー(SMP)の剛性制御、および試作したアクチュエータの有限要素解析を主な課題として研究に取り組んだ。特に、PTCヒータの利用については、従来研究で用いられているニクロム線ヒータとは異なり、高分子素材であるため、ソフトロボティクス実現の要素技術として、大変有用である。これらの成果は、国内会議で発表した。具体的な成果概要は、以下の通りである。
１．PTCヒータによるSMPの剛性制御: PTCヒータの製膜方法の確立と同ヒータによるSMP剛性制御の可能性について検討した。この結果、IPMC上へのPTCヒータ製膜に成功した。また、電圧印加によるヒータ加熱が可能であることも確認できた。
２．PTCヒーター・SMP一体型IPMCの有限要素法解析: PTCヒーター・SMP一体型IPMCを有限要素解析するためにモデリングし、解析を試みた。この結果、昨年度試作したSMP一体型IPMCの動作挙動と同様の挙動を示す変形結果を得た。このことから、計算したモデルの妥当性が示されたと考えられる。
３．ソフトロボティクス応用としてのIPMCグリッパの試作: 3Dプリンタ技術とソフトロボティクスの融合を目的に、IPMCとABS樹脂によるソフトグリッパを提案、試作した。
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