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2020 Fiscal Year Annual Research Report

超スマート社会における即時検査を目的としたウェアラブル非破壊検査デバイスの開発

Research Project

Project/Area Number 19K15002
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

鈴木 大地  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
Keywordsテラヘルツ / カーボンナノチューブ / 熱電変換 / 非破壊検査 / フレキシブルデバイス
Outline of Annual Research Achievements

テラヘルツ(THz)帯電磁波を活用したセンシング技術は、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強力な非破壊検査手法として注目を集めている。しかし、既存のTHz計測システムは大規模な測定系を必要とするため自由に持ち運ぶことができず、そのため、モノの稼働現場における即時検査手法としては応用ができないという問題がある。
そこで本研究では、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研究を実施した。
2020年度は当初の計画であるウェアラブル非破壊検査デバイスの開発と即時検査応用の実証実験に取り組んだ。2019年度に確立した自己整合成膜技術を用いてカーボンナノチューブ(CNT)膜をポリイミドフィルム上に2次元にアレイ化することで、任意の形状に合わせて切り貼りして使用できるフレキシブルTHzカメラパッチを開発した。また、開発したカメラパッチを用いて、プラスチック板内部の欠損診断、配管内部のつまり箇所の可視化、ヒートワイヤーのリアルタイムモニタリングといった様々な非破壊検査応用を達成した。加えて、ドーパント蒸着法におけるドーピング箇所の染み出し量を伝熱解析により明らかにした。先行研究における実験結果では蒸着法におけるドーパントの染み出し量は100um前後とされていたが、伝熱解析の結果、この値は「ドーパントの染み出し量」と「測定系由来の熱の染み出し量」の合算であることがわかり、真のドーパント染み出し量は15um程度であることが判明した。現在、この15umのドーパント染み出しが何に由来するものかの解析を行っており、今後の原因解明および対策によりドーパント染み出し量を1um程度に軽減することで微細ドーピング手法を確立することを目指す。

  • Research Products

    (4 results)

All 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Terahertz Video Camera Patch Sheet with an Adjustable Design based on Self‐Aligned, 2D, Suspended Sensor Array Patterning2021

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

      Advanced Functional Materials

      Volume: 31 Pages: 2008931

    • DOI

      10.1002/adfm.202008931

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

    • Author(s)
      K. Li, D. Suzuki, Y. Kawano
    • Journal Title

      Advanced Photonics Research

      Volume: 2 Pages: 2000095

    • DOI

      10.1002/adpr.202000095

    • 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

    • 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
    • Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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