R2R processing process for elastic materials for social implementation of stretchable systems

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00213
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Ota Hiroki 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30528435)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 和英 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30637377) ; 藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70538735)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: R2R加工プロセス / 液体金属 / ストレッチャブルエレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

The next generation of advanced smart devices after flexible devices are “systems” in which the entire system can expand using stretchable materials. The bottleneck for implementation is the instability of the system due to stretching and the lack of a mass production method for implementation. Therefore, in this study, a mass production method for stretchable systems using the R2R process was implemented. As a result, we developed a mass production method for substrates with rigid-soft integrated structures using the R2R process, and realized lot production of stretchable wearable devices and a large-sized stretchable temperature sensor using the process.

Free Research Field

加工、メカトロニクス、ストレッチャブルエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

R2R加工方法はロールからロールへ基板を輸送する際に、導線性ペーストなどの導電性液体材料を用いて回路を作製する加工方法であり超柔軟材料でのR2Rを用いたストレッチャブルデバイス加工は実現していない。このような次々世代のエレクトロニクスの実装のためには、高変形時における応力分布・超柔軟材料の付着加工に代表される機械工学的な体系化が必要である。本研究を通して逆問題的に機械工学を基礎としたソフト薄膜加工学に繋がったのではないかと考えられる。これらで得られた知見はウェアラブルデバイスの発展だけではなく薄膜の加工や近年発展が著しい機能性バンドエイドの加工の高効率化に資するものと期待できる。