化学反応で駆動する自律機械の研究と「ケモメカトロニクス」の提案

化学反应驱动的自主机器研究及“化学机电一体化”的提出

• 批准号: 18J22908
• 负责人: 佐藤 匡
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22908/
• 关键词: 局所渦; 電気流体現象; 局所的渦; 一方向流れの形成; Electrohydrodynamic; 渦; 可視化; FEM解析

本研究課題である機械要素を用いない設計手法「ケモメカトロニクス」の実証実験に必要なEHDによるケモアクチュエーション機構の開発について本年度では重点的に取り組んだ．EHDをケモメカトロニクスへと組み込むためには，作動電圧を電気化学反応で生成可能な電圧まで下げる必要性がある． EHDの作動条件である106 V/mもの高電界を，低い電圧で達成するためにはデバイス全体の小型化を行わなければならない．一方で，デバイスの小型化を行うと壁面における流れの損失が大きくなるため，損失が小さくなるように設計する必要がある．しかし，先行研究ではEHD流れの発達過程について詳細に調べられていない．そこで，本年度ではEHDの流れの発生から発達するまでの遷移領域について調査を行った．手法としては誘電性流体に電界を印加した際に発生する体積力の式をEHDの流れモデルを使用して定式化し，その式をもとにCFDシミュレーションを行った．そのシミュレーション結果と実現象との差異を流れのトレンド，代表的な流速を比較することによって検討した．そして，本年度ではEHDの流れの発生から発達するまでの遷移領域に適応することのできる式の導出をした．この式を用いることで，今まで最適化設計を行うことが難しかったEHDデバイスにおいて，流体の抗力も考慮したデバイス設計を行うことが可能になる．この結果はケモアクチュエーション機構実現のみならず，EHDを使ったソフトロボティクス分野において寄与する．

This research topic focuses on the selection of key components in this year.EHD is necessary for the realization of mechanical elements. EHD is necessary for the realization of mechanical elements.EHD is necessary for the realization of mechanical elements. The operating conditions of EHD are 106 V/m. The high voltage range and low voltage range are achieved. On the one hand, the miniaturization of the design is necessary for the design of the wall surface. The EHD flow and its development process are studied in detail. During the year, the survey was conducted in the field of migration and development of EHD. The formula of volume force generated in the electric field of the electric field is used to formulate the formula of CFD. The difference between the flow rate and the average flow rate is discussed. This year, EHD flows are generated and transferred to other areas. This formula is used to optimize the design of the fluid, and the resistance of the fluid is considered. The result is that the EHD system is not working properly.

项目成果

電気流体現象を用いた流体制御の研究

利用电液现象进行流体控制的研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 赤堀 周平;忍久保 洋;三宅 由寛;佐藤 匡
• 通讯作者: 佐藤 匡

マイクロEHDポンプにおける印加電界の非対称性の研究

微型EHD泵外加电场不对称性的研究

• 发表时间: 2018
• 作者: 赤堀 周平;忍久保 洋;三宅 由寛;佐藤 匡;佐藤 匡;佐藤匡
• 通讯作者: 佐藤匡

Study of Low Energy Micro EHD Pump by Designed Electric Field

低能微型EHD泵的设计电场研究

• 发表时间: 2018
• 作者: T. Sato;S. Maeda;Y. Yamanishi
• 通讯作者: Y. Yamanishi

非接触可視化手法を用いたElectrohydrodynamiについての研究

非接触可视化方法的电流体动力学研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 赤堀 周平;忍久保 洋;三宅 由寛;佐藤 匡;佐藤 匡
• 通讯作者: 佐藤 匡