東大など、伸長しても高い導電率を維持する伸縮性導体を実現

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伸張する前(上)と元の5倍以上に伸張した状態(下)

科学技術振興機構は2017年5月16日、東京大学が理化学研究所との共同研究で、元の長さの5倍に伸ばしても高い伝導性を維持する伸縮性導体を開発したと発表した。

今回開発した伸縮性導体のペーストは、マイクロメートル寸法の銀フレーク粉とフッ素ゴムおよびフッ素界面活性剤を混ぜるだけで作製できる。このペーストはステンシルマスク印刷やシルクスクリーン印刷のような印刷技術を用いて、ゴムやテキスタイルにさまざまな配線パータンを形成できる。

作製された伸縮性導体は、通常の伸長前の状態で4972 S/cm(ジーメンス毎センチメートル)という非常に高い導電率を示すが、元の長さの5倍となる400%に伸ばしても依然935 S/cmという高い導電率を示す。伸長した際に示す導電率としては世界最高値だという。

また、従来金属ナノ寸法の粒子は、表面積が大きいために粒子同士がすぐに凝集してゴム内で均一に混ぜることができなかった。しかし今回開発した新素材が、マイクロメートル寸法の銀フレーク粉とフッ素ゴムを混ぜるだけでナノメートル寸法の銀の粒子がゴム内部に均一に自然発生する現象を発見したことで、上記の問題を解決することができた。また銀フレークは銀ナノ粒子と比較して材料コストも約1/9と安価なために、材料のコストダウンにもつながるという。

印刷可能な伸縮性導体は、高い伸縮性が求められるスポーツウェア型のウェアラブルデバイスやロボットの人工皮膚などを実現する上で必須の技術とされている。従来の伸縮性導体は伸長により導電率が大幅に低下するという課題があったが、同研究成果によってその課題が解決されるという。

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