生体を模倣した階層構造型高分子アクチュエータ

模仿生物体的分层聚合物执行器

• 批准号: 07J11579
• 负责人: 大和 健太郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J11579/
• 关键词: 導電性高分子; イオン液体; ソフトアクチュエータ; 人工筋肉; 電気化学; アクチュエータ

本研究の目的は、筋肉と同等もしくはそれ以上の伸縮、発生力性能を持ち、長寿命で安定駆動な導電性高分子ソフトアクチュエータを創成するとともに、ソフトアクチュエータの実用化のために様々なアプリケーションを提案する事である。これらの目的を達成するために平成19年度は、階層構造、多孔質構造を付与した高分子自立膜の作製、使用環境による性能の変化、最適な駆動形状、電極の配置等に関して検討を行ってきた。膜構造を制御することにより、伸縮率、応答速度等の性能の向上を確認する事が出来たが、実用化に際し重要な要素である駆動寿命の向上を確認する事が出来なかった。平成20年度は、これらの問題の原因が駆動溶液中に溶存する酸素や不純物による副反応に起因していると考え、空大中で安定に存在し、蒸気圧がゼロであり、広い電位窓を持つと言われるイオン液体をソフトアクチュエータの駆動溶液として用いて駆動寿命の向上を試みた。イオン液体を用いない場合、筋肉と同等の26%もの高い伸縮率を示すソフトアクチュエータにおいても数10サイクル伸縮させると伸縮率が一桁以下に低下していた。しかし、イオン液体を用いるとソフトアクチュエータの伸縮率は5〜6%という既存のソフトアクチュエータよりも低い値ではあるが、非常に長寿命で安定した駆動を確認する事が出来た。また、我々はイオン液体に有機溶媒等を添加することによって、安定した駆動を保ったまま、10%以上の伸縮率を示すことを見出した。イオン液体を駆動液として用いた系において、上記のような性能を示された報告はなく、導電性高分子ソフトアクチュエータ実用化のためにイオン液体を用いることが非常に有効であることが我々の研究より示された。

这项研究的目的是创建一个具有长寿和稳定驱动力的导电聚合物软执行器，其伸展和产生力性能等于或大于肌肉，并提出了各种用于实际使用软执行器的应用。为了实现这些目标，在2007年，我们一直在考虑生产具有层次结构和多孔结构的聚合物自支撑膜的产生，其性能的变化取决于使用环境，最佳驾驶形状和电极布置。通过控制膜结构，确认了诸如拉伸速率和响应速度之类的性能的改善，但尚未确认驱动寿命的改善，这是实际使用的重要因素。在2008年，我们认为这些问题的原因是由于氧气和杂质在驱动溶液中引起的副反应引起的，并试图改善在空气中稳定存在的离子液体的驾驶寿命，其蒸气压力为零，并且据说具有宽阔的窗口作为软驱动器的驱动力。当不使用离子液体时，即使表现出高弹性速率的软致动器，与肌肉相当的弹性速率也被延伸到拉伸和收缩后的10倍。但是，当使用离子液体时，软执行器的拉伸比率比现有软执行器的伸展比低5-6％，但是可以确认驾驶稳定在很长的寿命中是稳定的。此外，我们发现，通过在离子液体中添加有机溶剂或类似物，它在保持稳定的驾驶时表现出10％或更高的膨胀/收缩比。没有任何报道表明，将离子液体用作驱动液体的系统中上述性能，我们的研究表明，使用离子液体对于实际使用导电聚合物软致动器非常有效。

项目成果

イオン液体を用いた高伸縮カチオン駆動型導電性高分子アクチュエータの開発

使用离子液体开发高可拉伸阳离子驱动导电聚合物致动器

• 发表时间: 2008
• 作者: 斉藤知来;藤木道也;大和健太郎
• 通讯作者: 大和健太郎

Preparation of conducting polymer actuators using ionic liquid and cation drive properties

利用离子液体和阳离子驱动特性制备导电聚合物驱动器

• 发表时间: 2008
• 作者: Ryuhei Wakasugi;Banri Ito;Eiichi Tomiura;平田真之;伊藤萬里;平田 真之;平田 真之;Banri Ito;伊藤萬里;Banri Ito;Banri Ito;伊藤萬里;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato
• 通讯作者: Kentaro Yamato

イオン液体による導電性高分子アクチュエータのカチオン駆動特性

使用离子液体的导电聚合物驱动器的阳离子驱动特性

• 发表时间: 2008
• 作者: Hisanari Onouchi;Kazuhiro Tanaka;Masanobu Naito;Michiya Fujiki;永松秀一;杉本直己・三好大輔・中野修一・甲元一也・Z.-M. Wang・井上真美子・狩俣寿枝;高寄めぐみ・松井淳・赤松謙祐・縄舟秀美・玉置克之・杉本直己;大和健太郎
• 通讯作者: 大和健太郎

イオン液体を用いた導電性高分子アクチュエータの電解伸縮特性

使用离子液体的导电聚合物致动器的电解拉伸性能

• 发表时间: 2008
• 作者: Ryuhei Wakasugi;Banri Ito;Eiichi Tomiura;平田真之;伊藤萬里;平田 真之;平田 真之;Banri Ito;伊藤萬里;Banri Ito;Banri Ito;伊藤萬里;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;大和健太郎;大和健太郎
• 通讯作者: 大和健太郎

Improvement of the stability of polymer actuators using ionic liquids and cation drive properties

利用离子液体和阳离子驱动特性提高聚合物驱动器的稳定性

• 发表时间: 2008
• 作者: Ryuhei Wakasugi;Banri Ito;Eiichi Tomiura;平田真之;伊藤萬里;平田 真之;平田 真之;Banri Ito;伊藤萬里;Banri Ito;Banri Ito;伊藤萬里;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato;Kentaro Yamato
• 通讯作者: Kentaro Yamato