| 研究課題/領域番号 |
22KJ1407
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| 補助金の研究課題番号 |
22J15369 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
松田 涼佑 横浜国立大学, 大学院理工学府, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 液体金属 / 薄膜加工 / 金属蒸着 / リソグラフィ / ソフトアクチュエータ / マイクロ流路 / ストレッチャブルセンサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
柔軟材料及び微細加工技術を用い，指先に六点の膨張・収縮ソフトアクチュエータを搭載した点字ディスプレイグローブを作製する．外部から送信された文字情報を点字データへと変換し，風船様のアクチュエータを駆動させることで指先を刺激し点字の伝達を行うことができる．またグローブの手首部分には加速度センサを搭載し，手の移動速度を読み取ることで手指の移動に合わせて点字を発現することができる．これらの電気部品類は液体金属を用いた微細配線によって電気的に接続する．これにより存在しない点字を通常の点字と同様指でなぞるように読み取ることが可能となり，点字習得者の文字読解に大きな一助となる．
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| 研究実績の概要 |
ウェアラブルデバイスやソフトロボットなどの伸縮性デバイスへの電気配線を実現するため，液体金属を用いた伸縮性電気配線の微細パターニング技術に関する研究を行った．一年という短期間の間に成果を挙げ，研究成果はQ１国際誌ACS Applied Materials & Interfaces に投稿済みであり現在revision中であるほか，今年度に行われる国際学会APCOT 2024 in Singaporeにも投稿しオーラル採択されている．
電子デバイスへの電気配線には大別して三つの要件が求められる．ひとつは電子素子を搭載することができるよう配線の上面がオープンであること．次に，配線のパターン形状に制約が少ないこと．そして不随意の短絡を防ぐために，基板上面に導通物質が残らずクリーンであること，である．しかしこれまで，これらの要素をすべて満たす液体金属のパターニング方法は提案されていない．硬質材料上に金属を配線する技法としてこれを満たし広く用いられている手法が真空蒸着法(PVD)であるが，液体金属は高い表面張力と酸化被膜により，直接PVDを行っても粒子化し導電性が保たれない．これまでの研究では導電性を確保するために物理的な粒子破壊活性化プロセスを経ていたが，この方法では基板の損傷や不本意な導通といった課題があった．
そこで本研究では基板表面を塩化銅により改質し，濡れ性を大幅に改善することで，基板への液体金属の直接蒸着を可能にした．塩化銅表面では液体金属表面の酸化被膜が破壊される．これによりナノパーティクルが濡れ広がり互いに電気的に接続することで，伸長下でも導電性を維持することが可能となる．このように作製された伸縮配線は微細な薄膜であり，また基板表面と強固に結合していることから，フォトリソグラフィを含む数多くの加工方法と組み合わせることで様々な形状のパターニングが可能となった．
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