2020 Fiscal Year Research-status Report

空中駆動する透明導電性高分子・ナノカーボンハイブリッドアクチュエータの研究

Research Project

Project/Area Number	17K05983
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	寺澤直弘国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10357543)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2022-03-31
Keywords	アクチュエータ
Outline of Annual Research Achievements	高導電率、電気化学的に活性でドープ／脱ドープによる特性制御が可能という特徴がある、導電性高分子、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)・PSS(ポリスチレンスルホン酸)に注目し、透明性、優れた耐熱性と安定性を有する、空中で駆動可能な、主に酸化・還元型のPEDOT・PSSイオン液体(IL)ゲルアクチュエータを開発した。具体的には、空中で駆動可能な、主に酸化・還元型のPEDOT・PSSイオン液体ゲルアクチュエータ及びPEDOT・PSS/IL/ナノカーボンハイブリッドアクチュエータ（酸化・還元型及び電気二重層型）の開発のため、市販のPEDOT・PSS、ナノカーボン及びイオン液体を用い、指触ディスプレイ等のアクチュエータに適用可能な、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、優れたアクチュエータ素子を開発した。さらに、上記のアクチュエータ素子の電気化学的評価を行うことにより、シナジー効果を含めた、応答メカニズムを解明して、素子の高機能化の方針を示し、さらにアクチュエータ素子を総合的に検討し、指触ディスプレイ等のアクチュエータに適用可能な、素子を開発する設計指針を示せた。また、誘電エラストマーや圧電アクチュエータが数kVの高電圧で駆動するのに対し、PEDOT・PSSハイブリッドアクチュエータは100 分の1の低電圧で駆動する。加えて、電磁アクチュエータやピエゾアクチュエータに比べ構造が単純なことから、微細化、軽量化、薄型化に適しており、イオン液体ゲルにすることにより、空気中で駆動する新規なEAP アクチュエータや人工筋肉として、センサやバルブ、スイッチ、ポンプ（工学）の他、能動カテーテルやガイドワイヤー（医療）、指触ディスプレイ（福祉）、パワーアシストスーツ（介護）等への応用が見通せた。その結果、投稿論文2報の掲載された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason アクチュエータ素子を総合的に検討し、指触ディスプレイ、パワーアシストスーツ等のアクチュエータに適用可能な、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示すことができた。また、該当の4年間で、投稿論文10報の掲載、学会発表8件（うち国際学会4件）及び国内特許の出願２件行った。
Strategy for Future Research Activity	最終年度なので、未消化のアクチュエータの機能評価に関する実験行う。また成果発表を行い、関連する研究者と議論を行う。
Causes of Carryover	アクチュエータ素子を総合的に検討し、指触ディスプレイ、パワーアシストスーツ等のアクチュエータに適用可能な、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示すことはできたが、アクチュエータの機能評価に関する実験が一部未消化である。このため、未使用額は未消化のアクチュエータの機能評価に関する実験と成果発表の経費にあてることとしたい。