2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on flexible force sensor composed of graphene and ZnO nanorods
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17K05103
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
市川 洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10314072)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | グラフェン / ナノロッド / ZnO / センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、グラフェン／ZnOナノロッド／グラフェンのサンドイッチ構造から成るフレキシブルで高感度なフォースセンサー創成を目論見、研究を行ってきた。前年度までに、グラフェン成長のCVD条件、グラフェン上へのZnOナノロッド成長の条件を確認し、本年度は、グラフェンのサイズ・結晶性の均一化等の条件を確立し、上記サンドイッチ構造の完成を目指して研究を行い、以下の様な成果が得られた。
（１）CVD実験条件を再確認した結果、グラフェンの均一性は、基体となる銅箔状や、基板に堆積した薄膜状の銅（Cu）そのものの均一性に依存することがわかった。石英管を使って行うCVD実験において、基体を下流側が閉じた石英管に基体を入れて二重構造の環境でプロセスを行うことで、均一性が向上することがわかった。
（２）グラフェン上に成長したZnOナノロッドの長さ、配向性の均一化は、完全に解決はできなかった。従って、上記サンドイッチ構造を構成したとき、測定箇所による電気特性（ZnOナノロッドの測定抵抗値）データのバラツキも大きく、再現性も悪かった。これは、後付けのグラフェンとZnO-NRの接合が不完全であることが原因と考えられる。そこで、水に分散した導電性高分子PEDOT:PSSを接着剤としてグラフェンに塗布し、ZnO-NRを押しつけたところ、充分に接着できていることがわかった。V-I特性測定では、非線形性と若干の整流性が再現性良く確認できた。PEDOT:PSSはZnO-NR間に入り込み側面も覆っているものと考えられるが、半導体性のPEDOT:PSSとZnO-NRの接合特性がV-I特性に表れているものと考えられる。例えばエチレングリコールのドープなどによるPEDOT:PSSの導電性、粘性の制御を行うことで、フレキシブルセンサーの大きな助けになることが示唆された。
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