日本產綜研開發出可檢測人體動作的CNT應變感測器

　　日本產業技術綜合研究所（產綜研）奈米管應用研究中心Super Growth CNT研究小組主任研究員山田健郎，開發出了利用單層碳奈米管（CNT）的柔性應變感測器。黏貼在衣服和身體上，可檢測膝蓋屈伸、手指活動及呼吸發聲等人體動作。有望用於醫療及保健領域，諸如在康復治療時在不妨礙患者活動的情況下監控動作等。

　　該應變感測器將配過向的單層CNT薄膜黏貼在具有伸縮性的高分子基板上，利用CNT膜的電阻變化檢測應變。可檢測大至280％的應變。產綜研表示，該檢測能力相當於「原金屬製應變感測器的約50倍」。對於150％以下的應變，該感測器具有可反覆使用1萬次以上的耐久性。另外，該感測器對於應變的響應性為14ms，「在可測量100％以上大型應變的感測器中，該產品的速度最快」（產綜研）。

　　原來的金屬製應變感測器柔軟性較差，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，雖然市面上還有採用導電性材料及高分子複合材料的應變感測器，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）。此次的感測器除了前面提到的柔軟性較高之外，與採用導電性材料及高分子複合材料的感測器相比，蠕變恢復的速度也提高了20倍以上。

　　產綜研的奈米管應用研究中心開發出了碳純度較高的單層CNT合成法——「Super Growth法」，使單層CNT的用途開發取得了進展。將垂直配向的長尺寸單層CNT薄膜進行高密度處理，使其倒伏在Si晶圓上，成功製作出了高密度配向CNT晶圓。此次，通過將這種高密度配向CNT晶圓以任意配向方向黏貼在柔性基板的任意位置，可製作出CNT與具有伸縮性的高分子基板相結合的柔性元件。

　　該研究是作為日本科學技術振興機構（JST）戰略創造研究推進業務的小組型研究（CREST）「創制以工藝整合發現功能的奈米系統」研究領域的研究課題——「採用基於自組織工藝創制的功能性複合CNT元件的柔性奈米MEMS元件」的一個項目而實施的。詳情預定於2011年3月28日（日本時間）刊登在學術雜誌「Nature Nanotechnology」的網路版上

　　另外，據產綜研介紹，今後還將與企業等開展合作，推進元件的實用化研究。

技術在線 2011/03/30 小谷 卓也