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Interactive Paper Wear実現のためのマルチマテリアルプリンタ

实现交互式纸张磨损的多材料打印机

基本信息

批准号：
22K14226
负责人：
重宗宏毅
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

印刷直後に人の手を借りず自律的に完成するメカトロニクスデバイス”Interactive Paper Wear”の現場での作製を可能とする、ペーパーメカトロニクスの新たな作製プロセス・マルチマテリアルプリンタについての研究を行う。本研究の目的は、多種の液体特性を持つ溶液を精度よく印刷可能なコンパクトなマルチマテリアルプリンタの開発である。現在のシステムではデバイスを医療現場や農場などの現場にて作製するために、プリンタ（約3kg）を現地まで運ぶ必要がある。そこで、持ち運びが簡便なマルチマテリアルプリンタを開発することで、ペーパーメカトロニクスの持つ簡便かつ迅速なデバイス作製性をさらに強化し産業応用性を高める。具体的にはElectrowetting現象を利用し電気エネルギーによって毛細管力を促進し液体を印刷する。例えば、医療機関や農場にプリンタを持参し、現地で生体情報を取得可能なデバイスをオンデマンドにノータッチで作製するシステムの構築に繋がる。本研究では、Electrowettingを用いて駆動電圧や細管設計による駆動特性の変化を調査することによって、マルチマテリアルプリンタとしての実用性を明らかにする。プリンタが持つべき性能として、導電性インクと構造形成用インクを所望のパターンと量で紙面上に印刷できる必要がある。Electrowettingでは導電性・絶縁性のどちらの特性の液体も駆動することができるため、マルチマテリアルプリンタとの親和性が高い。今年度は実際にデバイスを開発し導電性液体と絶縁性液体の駆動に成功した。それぞれの液体特性（表面張力・粘度）に応じた細管設計を理解することで、素早く液体を駆動することに成功した。さらに、デバイス駆動用のコンパクトな高電圧制御回路を開発し、システム全体の縮小化を達成した。

After printing, people's hands can complete the process of "Interactive Paper Wear" by means of self-discipline, and the new process of "Interactive Paper Wear" can be carried out by means of research. The purpose of this study is to develop a variety of liquid properties that can be used to maintain the accuracy of the solution. Now, it is necessary to transport the medical field, farm and field equipment (about 3kg). The system is easy to operate, easy to maintain, and fast to operate. It enhances industrial usability. Specifically, the phenomenon of Electrowetting is promoted by the use of electrical and capillary forces. For example, medical institutions and farms can participate in the construction of systems where on-site biological information can be obtained and controlled online. This study aims to investigate the application of Electrowetting in the design of electrodynamic tubes and to clarify their practical application. For example, the property of the material, the conductivity of the material, and the desired amount of printing on paper. Electrowetting is highly conductive, insulating, and compatible with liquids. This year, the development of conductive and insulating liquids has been successful. The fluid properties (surface tension and viscosity) of the thin tube design are well understood. In addition, the high voltage control circuit of the power supply system has been developed and the overall reduction of the power supply system has been achieved.