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Creation of flexible substrate-compatible humidity sensor using ultra-high concentration CNT/PI composite thin films

Research Project

Project/Area Number 20K14628
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
Research InstitutionAkita Prefectural University

Principal Investigator

FUJII Tatsuya  秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (10780489)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
KeywordsPAA被覆CNT / スピンコート / 熱イミド化 / CNT/PI複合材料 / 薄膜引張試験 / 湿度センサ
Outline of Research at the Start

本研究では、ポリイミド(PI)の前駆体であるポリアミック酸(PAA)をカーボンナノチューブ(CNT)に被覆したPAA被覆CNT粒子を溶媒中に分散したPAA/CNT分散液を作製し、それをスピンコート法で成膜した後に溶媒を揮発させることで、超高濃度・良分散状態のCNT複合PI薄膜を創製する。さらに、薄膜引張試験中に電気機械的特性を同時計測できる実験システムを構築し、恒温恒湿槽内で引張試験を実施することで、電気機械的特性と湿度との関係を実験的に評価する。引張試験で得られた知見をもとに、超高濃度CNT複合PI薄膜を用いたフレキシブル基板対応型湿度センサを新開発する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, ultra-high concentration CNT/PI composite thin films were prepared using the fabrication technique of PAA-coated CNT particles, and their mechanical properties were evaluated to develop materials for highly reliable humidity sensors. PAA/CNT dispersions were prepared by dispersing PAA-coated CNT particles in a solvent and deposited by the spin-coating method, followed by volatilizing the solvent to produce CNT/PI composite thin films. Tensile tests were also performed on CNT/PI composite thin films to determine the relation between the mechanical properties and amount of CNT applied. Tensile testing revealed that the ductile zone of the material with a CNT content of 0 to 20 wt% was preserved. This indicates that the CNT/PI composite thin film created in this study is well distributed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提案するPAA被覆CNT粒子を用いたCNT複合PI薄膜の製造技術は、PI薄膜中に20wt%以上のCNTを良分散状態で複合化することが可能である。超高濃度・良分散状態のCNT複合PI薄膜は極めて優れた特性が得られることが期待され、必ずや次世代センサ開発に貢献できる。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 高濃度カーボンナノチューブ複合ポリイミド薄膜の機械的特性評価2021

    • Author(s)
      藤井達也、大金健太、鈴木庸久
    • Journal Title

      秋田県立大学ウェブジャーナルA

      Volume: 9 Pages: 133-138

    • NAID

      120007180112

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Presentation] カーボンナノチューブ複合ポリイミド薄膜を用いた抵抗変化型湿度センサ2022

    • Author(s)
      滝田雅章、鈴木庸久、藤井達也
    • Organizer
      本荘由利テクノネットワーク学生発表会・コンテスト
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高濃度カーボンナノチューブ複合ポリイミド薄膜の作製と機械的特性評価2020

    • Author(s)
      大金健太、藤井達也、鈴木庸久、野村光由
    • Organizer
      第11回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
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  • [Presentation] 秋田県立大学先端加工技術研究室(研究公開パネル展示)2020

    • Author(s)
      藤井達也、鈴木庸久
    • Organizer
      2020年度砥粒加工学会学術講演会
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  • [Remarks] 秋田県立大学先端加工技術研究室HP

    • URL

      http://www.akita-pu.ac.jp/system/mise/material_structure/amt-lab/index.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] カーボンナノチューブ複合樹脂薄膜およびその製造方法2021

    • Inventor(s)
      藤井達也、鈴木庸久、大金健太
    • Industrial Property Rights Holder
      藤井達也、鈴木庸久、大金健太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-174749
    • Filing Date
      2021
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      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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