光駆動による次世代ナノ・マイクロアクチュエータの開発

光駆動は,「非接触で指向性良くエネルギを供給できる」,「電気,磁気的なノイズに強い」,「エネルギの供給と同時に情報の伝達も可能」という特徴を持つ.したがって,宇宙空間や高濃度放射線場などの特殊な環境化において遠隔作業を要する場合に,光駆動アクチュエータは有用である.本研究は従来にない特殊な環境下に置いて遠隔作業で動作可能な新しい光駆動によるアクチュエータの提案することを目的に開発を行ってきた.具体的には,光ファイバカンチレバーをアレー状に並べ上方から胴体部分への光照射によって駆動するアクチュエータの開発した.まず,構成する胴体部分の光駆動材料についての基礎研究を行ったうえで,光駆動アクチュエータを試みた.胴体部分は昨年度の検討した「フォトサーマル効果」,「光ピエゾ効果」と「光化学」から新規なポリマー光駆動材料であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)が有効であることがわかったので,胴体部分に導入した.これはPVDFに光が照射された際に熱ひずみが起こり,これによって内部に電界効果によってピエゾのように伸縮する焦電効果によるものである.実際にPVDFの焦電効果の伸縮の様子を解析シミュレーションによって数値計算を試みた.さらに,足部分は8本の光ファイバーカンチレバーをPVDF胴体に取り付けた.実際の研究は,これら着想についてPVDF胴体と光ファイバカンチレバーを組み合わせた製作技術の検討・試作を行った.実際に試作した光駆動アクチュエータは2Hzでの移動を可能とした.

光駆動は,「非接触で指向性良くエネルギを供給できる」,「電気,磁気的なノイズに強い」,「エネルギの供給と同時に情報の伝達も可能」という特徴を持つ.したがって,宇宙空間や高濃度放射線場などの特殊な環境化において遠隔作業を要する場合に,光駆動アクチュエータは有用である.本研究は従来にない特殊な環境下に置いて遠隔作業で動作可能な新しい光駆動によるアクチュエータの提案することを目的に開発を行ってきた.具体的には,光ファイバカンチレバーをアレー状に並べ上方から胴体部分への光照射によって駆動するアクチュエータの開発した.まず,構成する胴体部分の光駆動材料についての基礎研究を行ったうえで,光駆動アクチュエータを試みた.胴体部分は昨年度の検討した「フォトサーマル効果」,「光ピエゾ効果」と「光化学」から新規なポリマー光駆動材料であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)が有効であることがわかったので,胴体部分に導入した.これはPVDFに光が照射された際に熱ひずみが起こり,これによって内部に電界効果によってピエゾのように伸縮する焦電効果によるものである.実際にPVDFの焦電効果の伸縮の様子を解析シミュレーションによって数値計算を試みた.さらに,足部分は8本の光ファイバーカンチレバーをPVDF胴体に取り付けた.実際の研究は,これら着想についてPVDF胴体と光ファイバカンチレバーを組み合わせた製作技術の検討・試作を行った.実際に試作した光駆動アクチュエータは2Hzでの移動を可能とした.