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POSTECHバク・テホ教授研究チーム、水溶媒溶液工程可能で熱に安定な伸縮性イオン伝導体開発

記事公開日時 : February 5, 2020, 3:41 pm
ACROFAN=Bora Kim | bora.kim@acrofan.com | SNS
新型コロナウイルス感染症の拡散につれ、どのときより検疫・防疫が強調されている。身体の変化を検出したときに一番最初に体温を測定することになるが、正確かつ迅速に体温を測定することが非常に重要である。服を着たり、握手をするなど単純な接触だけで体温を測定することができる温度測定センサーや人工筋肉の動作を制御するエクチュエイト回路を実装するのに必要な「伸びて、皺む」高分子イオン伝導体が開発された。

 
POSTECHの化学工学科バク・テホ教授・統合過程イ・ジュンウ氏の研究チームは、シンガポール南洋工科大学の研究チームとの共同研究を通じて、水を溶媒として使用して熱に安定的で伸縮性のあるイオン伝導体を初開発した。この研究成果は材料分野の権威誌である「Advanced Materials」の最新号オンライン版に表紙論文として掲載された。

ほとんどの電子機器に使われた半導体素子は、伸びたり収縮したときに機械的変形力(Stress)のため、電気的な性能が低下する問題点があった。また、ゴムに銀ナノ粒子を加える場合、工程が難しくなるだけでなく透明でなかったし、ハイドロゲルにイオンを結合した場合には簡単に乾かれて柔軟性を失ってしまうなどの限界があった。

研究チームはイオンの割合が違うP(SPMA-r-MMA)ポリマー高分子チェーンを設計し、イオン性物質を高分子チェーン内に化学結合で連結させた。イオン伝導体は常温溶液工程開発がカギだが、今回開発された高分子イオン伝導体は水を溶媒として使用して溶液工程で薄膜化した。工程は従来よりもはるかに単純になり、有毒性溶媒を使用しないため環境にやさしく大量生産が可能である。

化学的に接続されたイオン伝導体は耐熱性を維持しながら柔軟性まで備えている。だけでなく、破れたり損傷があっても構造を回復する自己治癒力を持つことを確認した。研究チームはこのイオン伝導体を使用して最大100℃でも安定的に駆動するアクチュエータ回路と人体に適用することができるフレキシブル体温感知センサーを初実装した。

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