レーザー照射/電気化学複合プロセスによる三次元マイクロアクチュエーターの試作

采用激光辐照/电化学联合工艺制作三维微执行器原型

• 批准号: 16656221
• 负责人: 高橋 英明
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656221/
• 关键词: アルミニウム; アノード酸化; レーザー照射; 導電性高分子; アクチュエーター; マニピュレーター; 三次元微細加工; マイクロアクチュエーター

アルミニウムのアノード酸化・レーザー照射・電着塗装・導電性高分子析出の連続プロセスにより、アクリル樹脂/金/導電性ポリピロールの3層からなるマイクロアクチュエーターを試作した。このアクチュエーターを各種カチオンを含む水溶液中に浸漬し、アクチュエーターの動作挙動を観察したところ、1価および2価のカチオンを含む溶液においては、ポリピロールの膨張・収縮による試料の動作が観察されたが、3価のカチオンを含む溶液の場合には、試料は動作しなかった。また、カチオンの価数が大きくなると、アクチュエーターの移動距離が小さくなることがわかった。これは、カチオンの価数が大きくなると、ポリピロール膜中に取り込まれる水和カチオンの量が少なくなるためである。これまでの研究成果を元に、三次元形状を有するアルミニウム試料を用いて、上述の連続プロセスにより三次元マイクロマニピュレーターを試作した。このマニピュレーターは、コイル状の微細構造体先端に4本の可動部を有する。試作したマイクロマニピュレーターをドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液中に浸漬したのち、あらかじめ水溶液中に浸漬したシリンダー状のセラミックス構造体をターゲットとしてマニピュレーターの性能を評価した。マニピュレーターの電位を-0.8Vから0V(銀塩化銀参照電極基準)に変化すると、4本の可動部がセラミックスを保持し、その後のマニピュレーターの移動により、セラミックス試料を移動させることができた。すなわち、このマイクロマニピュレーターを用いることにより、極めて微細なターゲット材料を任意の位置に移動できる。このような三次元マイクロマニピュレーターの実現は、世界でも初めての研究成果であり、今後の研究により、マイクロマシン分野や医療分野などに応用できるものと考えられる。

ア ル ミ ニ ウ ム の ア ノ ー ド acidification, レ ー ザ ー irradiation, electricity with coating, conductive polymer precipitation の even 続 プ ロ セ ス に よ り, ア ク リ ル resin/gold/conductivity ポ リ ピ ロ ー ル の 3 layer か ら な る マ イ ク ロ ア ク チ ュ エ ー タ ー を attempt し た. こ の ア ク チ ュ エ ー タ ー を various カ チ オ ン を に dipping し, in aqueous solution containing む ア ク チ ュ エ ー タ ー の action 挙 dynamic を 観 examine し た と こ ろ, 1 価 お よ び 2 価 の カ チ オ ン を solution containing む に お い て は, ポ リ ピ ロ ー ル の expansion, 収 shrinkage に よ る sample の action が 観 examine さ れ た が, 3 価 の カ チ オ ン を solution containing む の occasions に は, Sample testing な action な った. ま た, カ チ オ ン の が 価 number big き く な る と, ア ク チ ュ エ ー タ ー が small distances の さ く な る こ と が わ か っ た. こ れ は, カ チ オ ン の が 価 number big き く な る と, ポ リ ピ ロ ー ル membrane in に taking り 込 ま れ る water and カ チ オ ン の fewer が な く な る た め で あ る. を yuan に こ れ ま で の research results, the three dimensional shape を す る ア ル ミ ニ ウ ム sample を with い て, the above の 続 プ ロ セ ス に よ り three-d マ イ ク ロ マ ニ ピ ュ レ ー タ ー を attempt し た. The four movable parts of the <s:1> have する. Attempt し た マ イ ク ロ マ ニ ピ ュ レ ー タ ー を ド デ シ ル ベ ン ゼ ン ス ル ホ ン acid ナ ト リ ウ ム に in aqueous solution impregnation し た の ち, あ ら か じ め に in aqueous solution impregnation し た シ リ ン ダ ー shape の セ ラ ミ ッ ク ス constructs を タ ー ゲ ッ ト と し て マ ニ ピ ュ レ ー タ ー の を performance evaluation 価 し た. マ ニ ピ ュ レ ー タ ー の potential を - 0.8 V か ら 0 V (silver salt silver benchmark reference electrode) に variations change す る と, 4 this の moving が セ ラ ミ ッ ク ス を keep し, そ の after の マ ニ ピ ュ レ ー タ ー の mobile に よ り, セ ラ ミ ッ ク ス sample を mobile さ せ る こ と が で き た. す な わ ち, こ の マ イ ク ロ マ ニ ピ ュ レ ー タ ー を with い る こ と に よ り, extremely め て imperceptible な タ ー ゲ ッ ト material を arbitrary position の に mobile で き る. こ の よ う な three-d マ イ ク ロ マ ニ ピ ュ レ ー タ ー の be は now, world で も early め て の research で あ り, future study に の よ り, マ イ ク ロ マ シ ン eset や medical eset な ど に 応 with で き る も の と exam え ら れ る.

项目成果

Local deposition or polypyrrole on aluminum by anodizing, laser irradiation, and electrolytic polymerization and its application to the fabrication of micro-actuators

通过阳极氧化、激光照射和电解聚合在铝上进行局部沉积或聚吡咯及其在微致动器制造中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Electrochimica Acta in press
• 作者: Y.Akiyama.T.Kikuchi;M.Ueda;M.Iida;S.Sakairi;H.Takanashi
• 通讯作者: H.Takanashi

アノード酸化を基礎とするアルミニウム表面テクノロジーの新展開

基于阳极氧化的铝表面技术新进展

• 发表时间: 2006
• 期刊: 表面技術 57・3
• 作者: Y.Akiyama.T.Kikuchi;M.Ueda;M.Iida;S.Sakairi;H.Takanashi;高橋英明
• 通讯作者: 高橋英明

表面・界面工学大系 下巻

表面/界面工程第 2 卷

• 发表时间: 2005
• 作者: 廣川 一男