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Development of wearable non-destructive inspection devices for immediate inspection in society 5.0

Research Project

Project/Area Number 19K15002
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Suzuki Daichi  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80823640)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsテラヘルツ / カーボンナノチューブ / 非破壊検査応用 / フレキシブルデバイス / 光熱起電力効果 / 熱電変換 / 非破壊検査 / 光熱起電力 / フレキシブルスキャナー / ウェアラブルデバイス
Outline of Research at the Start

THz帯電磁波を活用した検査手法は、モノを壊さずに製品内部の劣化状況を診断することができる非破壊検査手法として注目を集めている。本研究では、モノの形状や設置場所といった測定環境に制限されない自由度の高いTHz計測システムの確立を目指し、指先に装着可能なフレキシブルTHzカメラを開発することで、煩雑な測定系を必要とせずに任意の場所であらゆるモノを簡便に検査することができるウェアラブル非破壊検査デバイスを実現する。本研究により、既存の検査手法では難しかったロボット等革新技術の即時検査応用が実現可能となることから、来る超スマート社会勃興の一翼を担う即時検査手法として活躍することが期待される。

Outline of Final Research Achievements

In this research, we worked on the development of a terahertz (THz) wearable non-destructive inspection device. First, as a thermal device design for the sensor, a structure in which metals with different Seebeck coefficient polarities are introduced into the electrodes of the source and drain and a structure in which the THz light absorption region is crosslinked to suppress heat diffusion toward the substrate are adopted. Therefore, the size of one element was reduced to 0.1 mm while maintaining the sensitivity. Next, we developed a self-align filtration process that forms a carbon nanotube (CNT) film, which is the material of the sensor, in a two-dimensional array with a size of 0.1 mm square. A 100-pixel flexible THz camera was fabricated by the above two technologies, and non-destructive quality inspection application for industrial materials was achieved.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モノを壊さずに製品内部の劣化状況を診断することができるTHz帯センシング技術の社会実証に向けては、煩雑な測定系を必要としない計測自由度の高い検査デバイスの実現が求められている。本研究はこれまでの技術的課題であったフレキシブルTHzセンサーのカメラ化に向けたデバイス構造の最適化及び2次元アレイ化技術の開発を達成したものである。本研究で開発したウェアラブル非破壊検査デバイスにより、既存の検査手法では難しかったロボット等革新技術の即時検査応用が実現可能となることから、来る超スマート社会勃興の一翼を担う即時検査手法として活躍することが期待される。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] A terahertz video camera patch sheet with an adjustable design based on self‐aligned, 2D, suspended sensor array patterning2021

    • Author(s)
      Daichi Suzuki, Kou Li, Koji Ishibashi, and Yukio Kawano
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 31 Issue: 14 Pages: 2008931-2008931

    • DOI

      10.1002/adfm.202008931

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Series Photothermoelectric Coupling Between Two Composite Materials for a Freely Attachable Broadband Imaging Sheet2021

    • Author(s)
      Kou Li, Daichi Suzuki, and Yukio Kawano
    • Journal Title

      Advanced Photonics Research

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 2000095-2000095

    • DOI

      10.1002/adpr.202000095

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Terahertz and Infrared Response Assisted by Heat Localization in Nanoporous Graphene2021

    • Author(s)
      D. Suzuki, T. Okamoto, J. Li, Y. Ito, T. Fujita, Y. Kawano
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 173 Pages: 403-409

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.10.059

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Flexible terahertz imaging systems with single-walled carbon nanotube films2020

    • Author(s)
      D. Suzuki and Y. Kawano
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 162 Pages: 13-24

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.01.113

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Broadband Bendable Terahertz Camera for Built-in Infrastructure Sensor2019

    • Author(s)
      Suzuki D.、Ishibashi K.、Kawano Y.
    • Journal Title

      IEEE conference proceedings

      Volume: - Pages: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2019.8874223

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-view Terahertz Imagers with Flexible Carbon Nanotube Film Arrays2019

    • Author(s)
      Li K.、Yuasa R.、Utaki R.、Sun M.、Tokumoto Y.、Suzuki D.、Kawano Y.
    • Journal Title

      IEEE conference proceedings

      Volume: - Pages: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2019.8874273

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 品質情報可視化に向けたテラヘルツ非破壊検査技術2020

    • Author(s)
      鈴木 大地
    • Organizer
      接着・接合技術コンソーシアム 第2回非破壊検査ワーキンググループ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] カーボンナノチューブ積層膜によるテラヘルツ-赤外フレキシブル撮像デバイス2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] テラヘルツ技術の進展と社会実装に向けたデバイス開発2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      九州大学分子・物質合成プラットフォームセミナー
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] テラヘルツ分析技術の進展と社会実装に向けたデバイス開発2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      第55回 X線分析討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Broadband Bendable Terahertz Camera for Built-in Infrastructure Sensor2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      44th International Conference on Infrared, Millimeter and THz waves (IRMMW-THz 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-view Terahertz Imagers with Flexible Carbon Nanotube Film Arrays2019

    • Author(s)
      李恒
    • Organizer
      44th International Conference on Infrared, Millimeter and THz waves (IRMMW-THz 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flexible terahertz camera with microscale free-standing carbon nanotube film array2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      NT19: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] テラヘルツ-赤外帯フレキシブルライブカメラの開発2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      テラヘルツ科学の最先端Ⅵ
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 任意対象に貼付け可能なフレキシブルテラヘルツライブカメラの開発2019

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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