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新型可測人體動作的CNT傳感器面世

2019/06/07 来源:惠州信息港

导读

日本产业技术综合研究所(产综研)纳米管应用研究中心Super Growth CNT研究小组主任研究员山田健郎,开发出了利用单层碳纳米管(CN

  日本产业技术综合研究所(产综研)纳米管应用研究中心Super Growth CNT研究小组主任研究员山田健郎,开发出了利用单层碳纳米管(CNT)的柔性应变。粘贴在衣服和身体上,可检测膝盖屈伸、手指活动及呼吸发声等人体动作。有望用于医疗及保健领域,诸如在康复治疗时在不妨碍患者活动的情况下监控动作等。

  该应变传感器将配过向的单层CNT薄膜粘贴在具有伸缩性的高分子基板上,利用CNT膜的电阻变化检测应变。可检测大至280%的应变。产综研表示,该检测能力相当于 原金属制应变传感器的约50倍 。对于150%以下的应变,该传感器具有可反复使用1万次以上的耐久性。另外,该传感器对于应变的响应性为14ms, 在可测量100%以上大型应变的传感器中,该产品的速度快 (产综研)。

  原來的金屬制應變傳感器柔軟性較差,在測量人體動作時,存在動作受限的課題(可檢測的應變為5%左右)。另外,雖然市面上還有采用導電性材料及高分子復合材料的應變傳感器,但發生劇烈應變時,就會出現蠕變變形, 變形穩定至可測量應變的狀態需要100s以上的時間 (產綜研)。此次的傳感器除了前面提到的柔軟性較高之外,與采用導電性材料及高分子復合材料的傳感器相比,蠕變恢復的速度也提高了20倍以上。

  产综研的纳米管应用研究中心开发出了碳纯度较高的单层CNT合成法 Super Growth法 ,使单层CNT的用途开发取得了进展。将垂直配向的长尺寸单层CNT薄膜进行高密度处理,使其倒伏在Si晶圆上,成功制作出了高密度配向CNT晶圆。此次,通过将这种高密度配向CNT晶圆以任意配向方向粘贴在柔性基板的任意位置,可制作出CNT与具有伸缩性的高分子基板相结合的柔性元件。

  该研究是作为日本科学技术振兴机构(JST)战略创造研究推进业务的小组型研究(CREST) 创制以工艺整合发现功能的纳米系统 研究领域的研究课题 采用基于自组织工艺创制的功能性复合CNT元件的柔性纳米MEMS元件 的一个项目而实施的。详情预定于2011年3月28日(日本时间)刊登在学术杂志 Nature Nanotechnology 的络版上

  另外,据产综研介绍,今后还将与企业等开展合作,推进元件的实用化研究。

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