| 研究課題/領域番号 |
18K03901
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| 研究機関 | 津山工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
小林 敏郎 津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 嘱託教授 (70563865)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | フレキシブル / 有機EL / 有機半導体 / 剥離 / 密着力 / 座屈 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の最終的な用途は、ウェアラブルコンピュータ、フレキシブルテレビ等多岐にわたるもので、イノベーションにより生活様式を変革させる可能性を有する。
本研究では、産業界で問題となっているフレキシブル有機半導体素子の剥離損傷（バックリング）防止技術および評価・設計手法の確立を目指し、フレキシブル基板上の有機半導体素子が圧縮歪を受ける時の、(1)剥離損傷（バックリング）の評価手法の確立、(2) 剥離損傷に及ぼす有機材料、密着力の影響の検討ならびに防止手法の提案、(3)力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築を行う
これまでに、上記(1)および(3)の一部については日本実験力学会の英文誌（2019年8月）に掲載済であり、(2)については国際会議で2件をポスター発表(2019年10月)済で、それらの一部は、日本実験力学会の英文誌（2020年9月）に掲載済みで、国内学会でも2020年度に2件発表済である。さらに、(3)の一部については、国際シンポジウム（2021年11月、オンライン開催）で口頭発表済であり、(2)の一部については、2022年8月の国際会議で発表予定である。なお、コロナ禍の影響で実験の進捗や国際学会での発表準備が遅れたため、実施期間をさらに1年延長したが、2022年度で完了予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナ禍の影響で実験の進捗や国際学会での発表準備が遅れたため、実施期間を延長した。現在のところ、以下のとおり、概ね解析やデータ取得は終了し、2022年度末で完了予定である。
「(1)剥離損傷（バックリング）の評価手法の確立」については、計画どおり、実験装置、条件、現象把握が出来たため、剥離損傷（バックリング）の評価手法はほぼ確立できたと考えられる。さらに、静電容量測定によって剥離の程度が定量化できることが確認できたため、今後は屈曲の繰り返しによる剥離損傷増長の定量化を試み、実験データを解析中である。
「(2) 剥離損傷に及ぼす有機材料、密着力の影響の検討ならびに防止手法の提案」については、密着性測定装置を設計・製作し、以下のように新しい知見が得られており、更に詳細解析を継続中である。
Ag電極層の剥離強度は、下層がAlq3の場合は5[N]以上であるが、CBPでは1[N]と低強度である。また、中間層として、 Ag電極層と下層の間に中間層(LiF、Ca、Mg、Al)を挿入した場合、下層がCBPの場合は、剥離強度は3～5[N]に大きく改善されたが、下層がAlq3の場合は、中間層を挿入することによって剥離強度は逆に低下することがわかった。さらに、 Ag電極層の厚さの影響は顕著ではない.この現象のメカニズムについては、現在、考察中である。
「(3)力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築」については、材料力学的な簡易解析によってメカニズムが理論的に説明できる見通しが得られており、今後は，2次元モデルと具体的な材料の組み合わせを用いて詳細を検討する計画である。さらに、伸縮性の大幅な改善期待できる特殊な曲げ構造の製造プロセスを考案し、詳細な検討をすすめている。
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| 今後の研究の推進方策 |
全ての実施項目について、概ね実験データは取得でき、仮説のとおり剥離損傷（バックリング）が低減できる条件が把握できつつある。今後はさらに、座屈剥離に及ぼす界面インサート材、金属層厚さ、金属層材質の影響を定量化し、密着力との、各々の試験法の力学的な相関を整理し、考察を行う。さらに、取得した実験データと一連の解析結果の整合性を考察し、力学設計手法を構築するための基礎固めを行う。以上を総合して、主として、界面インサート材、金属層厚さ、金属層材質の適正化による剥離の防止手法の提案を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
「新型コロナウイルスによる申告・納付期限延長申請」
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