2021 Fiscal Year Research-status Report
ナノ界面制御によるマイクロポア構造を有するソフト圧力センサの創出
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21K14692
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
関根 智仁 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 助教 (20805634)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相溶性向上 / ナノ界面制御 / 触覚デバイス / ソフト圧力センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ソフト圧力センサのための溶液材料システムを構築し、ナノ界面制御の観点から機能発現の起源を解明することである。これより、高感度センサの作製と特性評価を達成し、触覚デバイスへの応用実現性を明らかにする。
これを遂行するために、本年度は、センサデバイスに使用する溶液調整の最適化をナノカーボン材料および界面活性剤の観点から行った。特に、当該界面活性剤の炭素長がマイクロポア径形成に及ぼす影響の解明を行った。また、薄膜形成時のマクロ／ミクロ構造の観察および導電性の特性解析を同時に行うことで、これらの相関性に関する知見を得た。ここで、用いる界面活性剤種には、デバイス中のマトリクスポリマーへの化学的影響を考慮して、現状ではステアリルエーテル系低分子が最適であると考えられた。加えて、ナノカーボン材料のアスペクト比や層的重なり状態を考慮した分散性と導電性の両立も含めた液中ナノ界面制御を材料科学の視点から詳細に行った。これらナノ・マイクロ会合状態の物理的結合状態は電子顕微鏡による形態観察から評価した。一方、溶液の会合状態によってはナノカーボン材料の過凝集が起こることで、センシング特性の感度低下を引き起こす原因となることが明らかになったため、相溶性と薄膜状態の相互的なデバイス設計指針が重要であることが分かった。なお、並行して進めている溶媒種の決定についても、ミクロ領域での材料凝集防止の観点から最適化を進めているため、今後はこれらを含めた電気特性およびデバイス性能の評価を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
触覚デバイスに用いる溶液中における界面活性剤の炭素長とマイクロポア径形成の相関性に関する知見を得ることができた。また、計画していた活性剤種としてのステアリルエーテル系低分子の有用性を確認できた。ほとんど当初の予定通り研究が進んでおり、高感度ソフト圧力センサ作製に関する重要な知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ソフト圧力センサに用いる溶液の材料システムを概ね構築できたため、更なる最適化とデバイス応用を推進していく。特に、デバイスにおけるミクロ構造と印加応力に対する感度応答性の関係性について詳細に解析を行う。さらに、センサ自体の成膜方法も併せて検討することで高性能化の実現を目指す。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた装置が、新型コロナウィルスの影響により、納品が困難になったため、また参加予定だった学会がオンライン開催になったため、各細目費を使用しなかった。また、消耗品についても、一部は別予算で購入したものを使用可能だったため購入しなかった。今後は、研究内容と併せてデバイス作製と評価における必要品を精査し、使用する予定である。
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