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日本開發(fā)出可檢測人體動作的CNT傳感器

發(fā)布時間:2011-04-07 來源:中國自動化網(wǎng)

新聞事件:
  • 日本研究院開發(fā)出了利用單層碳納米管(CNT)的柔性應變傳感器
事件影響:
  • 將與企業(yè)等開展合作,推進元件的實用化研究
日本產業(yè)技術綜合研究所納米管應用研究中心Super Growth CNT研究小組主任研究員山田健郎,開發(fā)出了利用單層碳納米管(CNT)的柔性應變傳感器。粘貼在衣服和身體上,可檢測膝蓋屈伸、手指活動及呼吸發(fā)聲等人體動作。有望用于醫(yī)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(jiān)控動作等。

該應變傳感器將配過向的單層CNT薄膜粘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??蓹z測大至280%的應變。產綜研表示,該檢測能力相當于“原金屬制應變傳感器的約50倍”。對于150%以下的應變,該傳感器具有可反復使用1萬次以上的耐久性。另外,該傳感器對于應變的響應性為14ms,“在可測量100%以上大型應變的傳感器中,該產品的速度最快”(產綜研)。

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?yōu)?%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(fā)生劇烈應變時,就會出現(xiàn)蠕變變形,“變形穩(wěn)定至可測量應變的狀態(tài)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。

產綜研的納米管應用研究中心開發(fā)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(fā)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,成功制作出了高密度配向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粘貼在柔性基板的任意位置,可制作出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(zhàn)略創(chuàng)造研究推進業(yè)務的小組型研究(CREST)“創(chuàng)制以工藝整合發(fā)現(xiàn)功能的納米系統(tǒng)”研究領域的研究課題——“采用基于自組織工藝創(chuàng)制的功能性復合CNT元件的柔性納米MEMS元件”的一個項目而實施的。詳情預定于2011年3月28日(日本時間)刊登在學術雜志“Nature Nanotechnology”的網(wǎng)絡版上

另外,據(jù)產綜研介紹,今后還將與企業(yè)等開展合作,推進元件的實用化研究。
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