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New flexible electronics technology platform for wellbeing society

Research Project

Project/Area Number 22K18421
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

竹井 裕介  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (00513011)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 英俊  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90625485)
岡本 有貴  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (40880753)
加納 伸也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (20734198)
ZYMELKA DANIEL  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (80828096)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Keywordsフレキシブルエレクトロニクス / グラフェン / レーザー / センサ / 極薄MEMS
Outline of Research at the Start

本研究では、普及の決め手に欠けるフレキシブルエレクトロニクスの現状を打破する「次世代のフレキシブルエレクトロニクスの基盤技術」の確立を目的として、3つの研究項目、A:「極薄Si半導体素子とフレキシブルエレクトロニクスの融合」、B:「レーザー誘起グラフェンによる金属を用いない配線・センサ・アクチュエータ形成技術」、C:「Auxetic Structureによる伸張性と強度を両立したシート型フレキシブルデバイスの実現」を設定し、次世代のフレキシブルエレクトロニクスのための基盤技術の創成に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、フレキシブルエレクトロニクスが生活に浸透していない要因である、曲がらないデバイスよりも性能が悪い、曲げると壊れる、身に着けると違和感がある、という課題に対して、①「極薄Si半導体素子とフレキシブルエレクトロニクスの融合」、②「レーザー加工を利用した、金属を用いない配線・センサ・アクチュエータ形成技術」、③「Auxetic Structureによる伸張性と強度を両立したシート型フレキシブルデバイスの実現」の3つの研究課題により、真に世の中に普及する次世代のフレキシブルエレクトロニクスの基盤技術創成に挑む。
二年目となる2023年度は、①に関しては、昨年度実現した、薄膜PZT素子をフレキシブル基材上に転写する技術を活用して、ポリウレタン薄膜にてラミネートする新たな薄膜MEMSパッケージング技術を実現した。この技術を活用して、複数の薄膜PZT素子を配列し、手のひらなどに貼付可能なウェアラブルデバイス用のハプティックシートの試作を行った。②に関しては、昨年度探索した”ポリイミドがグラフェンに変性するためのレーザー照射条件”に基づき、ポリイミド基板上に形成したグラフェンの歪抵抗効果を用いて、3軸応力センサ、年度センサ、風量センサ、脈波センサなど各種センサを作製し、特性評価に取り組んだ。③に関しては、ポリイミドフィルム上にレーザー加工でAuxetic Structureを形成し、その表面に銀インクで配線抵抗を印刷し、Auxetic Structureの伸びと配線抵抗の関係を検証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題における基盤技術となる、ポリイミド基板へのレーザー照射によるグラフェン生成に関する検討が完了し、それに基づいた様々なセンサ作製による応用展開が進んでいる。またAuxetic Structure形状の基板の作製及び電子部品実装による効果の確認が順調に進展している。そのため、研究課題全体として順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、Laser-induced-graphene(LIG)を活用したセンサ応用をさらに加速させる。また、LIGと極薄MEMS素子、Auxetic Structureの統合を進める。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Comments on the Screening Results   Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Journal Article] Triaxial tactile sensor utilizing standing laser-induced graphene cantilevers on polyimide film2024

    • Author(s)
      Nakashima Rihachiro、Takahashi Hidetoshi
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A: Physical

      Volume: 365 Pages: 114919-114919

    • DOI

      10.1016/j.sna.2023.114919

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 3.8×3.8 MM2 Tiny Piezoelectric Resonant Mems Scanner Using Fork-Shaped and Ring-Shaped Actuators2024

    • Author(s)
      Yuki Okamoto, Sucheta Gorwadkar, Yusuke Takei, and Hironao Okada
    • Organizer
      The 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2024)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pillar-Type Laser-Induced Graphene Airflow Sensor Assembled Via Kirigami / Origami Technique2024

    • Author(s)
      Ohara Kei、Nakashima Rihachiro、Takahashi Hidetoshi
    • Organizer
      The 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2024)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stretchable Hybrid Electronics Based on Auxetic Structures2023

    • Author(s)
      Daniel Zymelka, Toshihiro Takeshita, Yusuke Takei, and Takeshi Kobayashi
    • Organizer
      2023 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Disposable Impedance Sensor Using Laser-Induced Graphene for Hydraulic Oil Contamination Monitoring2023

    • Author(s)
      Yuki Okamoto, Tomoya Muramoto, Yasuyuki Yamamoto, Ryo Matsuura, Nobuki Sasaki, Yusuke Takei, Toshihiro Takeshita, Masaaki Ichiki, Takeshi Kobayashi
    • Organizer
      2023 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 6-axis force-torque sensor utilizing four pairs of standing laser-induced graphene cantilevers2023

    • Author(s)
      R. Nakashima and H. Takahashi
    • Organizer
      IEEE Sensors 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LIG wind velocity sensor based on insect sensory hairs2023

    • Author(s)
      K. Ohara, R. Nakashima and H. Takahashi
    • Organizer
      JCK MEMS/NEMS 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pressure sensor with a corrugated structure utilizing LIG sensing element2023

    • Author(s)
      R. Oda, R. Nakashima, and H. Takahashi
    • Organizer
      2023 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 伸縮性のあるLIG脈波センサ2023

    • Author(s)
      大矢晋太郎, 加藤大誠, 中島利八郎, 高橋英俊
    • Organizer
      第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 斜立したLIGカンチレバーを利用した風速センサ2023

    • Author(s)
      小原慧, 中島利八郎, 高橋英俊
    • Organizer
      第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] RES 構造と斜立したLIG カンチレバーを利用した三軸触覚センサ2023

    • Author(s)
      中島利八郎, 中村凪, 佐野友彦, 岩瀬英治 高橋英俊
    • Organizer
      第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] コルゲート構造を用いたLIG圧力センサ2023

    • Author(s)
      小田怜, 中島利八郎, 高橋英俊
    • Organizer
      第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 斜立したLIGカンチレバーを用いた二軸触覚センサの設計における特性評価2023

    • Author(s)
      中島利八郎, 高橋英俊
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] MEMSメンブレンLIG圧力センサ2023

    • Author(s)
      小田怜, 中島利八郎, 高橋英俊
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Ultra-Thin MEMS Packaging Based on Auxetic Stretchable Structures for Applications in Wearable Electronics2023

    • Author(s)
      ZYMELKA Daniel、竹下 俊弘、竹井 裕介、小林 健
    • Organizer
      The 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2023)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of an Electrical-Stimulation-Induced Mechanomyogram Probe for Muscle Contraction Characteristics Evaluation2023

    • Author(s)
      竹井 裕介、竹下 俊弘、ZYMELKA Daniel、小林 健
    • Organizer
      The 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2023)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-07-05   Modified: 2024-12-25  

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