異種複合化され協調動作する高分子人工筋の創製と複合物理モデルベースト制御

本研究は釣糸人工筋に誘電エラストマなどの刺激応答性高分子材料を組み合わせて複合化し，互いの利点を活かし欠点を補い合うことで，複合化高分子アクチュエータ素子として劇的な性能向上を狙うものである．2022年度は，まず複合化に先立ち，中心となる釣糸人工筋の作製と特性評価を行った．釣糸人工筋の性能を最大化するための作製条件は未だに明らかにされていないため，荷重やヒートセットの条件を変えて，性能を最大化するための作製条件を実験的に明らかにすることを試みた．その結果，釣糸人工筋の性能指標のひとつであるコイルスプリングインデックス（コイル径と繊維径の比）は撚糸時の荷重だけでほとんど決定されることが明らかとなり，実際の駆動試験においても撚糸時の荷重によって変形量が異なることが確認された．この発見により，釣糸人工筋の作製プロセスにおいて撚糸時の荷重設定が重要であることが明らかとなった．本成果は国内学会にて公表した．誘電エラストマアクチュエータについては，アクチュエータ素子の線形弾性だけではなく非線形弾性について推定する手法について検討を進め，国内学会にて公表した．さらに，釣糸人工筋と誘電エラストマの複合化について実験的な検討を進め，初期的な成果が得られた．この内容については2023年度に国内学会にて発表を予定している．他の高分子アクチュエータ材料としてイオン導電性高分子について研究を進め，イオン導電性高分子貴金属複合体センサの支配方程式の厳密解についての手がかりを得た．この成果によって，数値シミュレーションすることなくセンサ特性の本質を明らかにすることが今後期待できる．また，センサの支配方程式は（さらに複雑な）アクチュエータの支配方程式と共通の部分があり，アクチュエータの支配方程式を解く手がかりとなり得るものである．この初期的な成果は国内学会にて公表した．

本研究は釣糸人工筋に誘電エラストマなどの刺激応答性高分子材料を組み合わせて複合化し，互いの利点を活かし欠点を補い合うことで，複合化高分子アクチュエータ素子として劇的な性能向上を狙うものである．2022年度は，まず複合化に先立ち，中心となる釣糸人工筋の作製と特性評価を行った．釣糸人工筋の性能を最大化するための作製条件は未だに明らかにされていないため，荷重やヒートセットの条件を変えて，性能を最大化するための作製条件を実験的に明らかにすることを試みた．その結果，釣糸人工筋の性能指標のひとつであるコイルスプリングインデックス（コイル径と繊維径の比）は撚糸時の荷重だけでほとんど決定されることが明らかとなり，実際の駆動試験においても撚糸時の荷重によって変形量が異なることが確認された．この発見により，釣糸人工筋の作製プロセスにおいて撚糸時の荷重設定が重要であることが明らかとなった．本成果は国内学会にて公表した．誘電エラストマアクチュエータについては，アクチュエータ素子の線形弾性だけではなく非線形弾性について推定する手法について検討を進め，国内学会にて公表した．さらに，釣糸人工筋と誘電エラストマの複合化について実験的な検討を進め，初期的な成果が得られた．この内容については2023年度に国内学会にて発表を予定している．他の高分子アクチュエータ材料としてイオン導電性高分子について研究を進め，イオン導電性高分子貴金属複合体センサの支配方程式の厳密解についての手がかりを得た．この成果によって，数値シミュレーションすることなくセンサ特性の本質を明らかにすることが今後期待できる．また，センサの支配方程式は（さらに複雑な）アクチュエータの支配方程式と共通の部分があり，アクチュエータの支配方程式を解く手がかりとなり得るものである．この初期的な成果は国内学会にて公表した．