日本開發出可檢測人體動作的CNT傳感器

日本產業技術綜合研究所（產綜研）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、手指活動及呼吸發聲等人體動作。有望用于醫療及保健領域，諸如在*時在不妨礙患者活動的情況下監控動作等。
　　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。可檢測大至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，“在可測量以上大型應變的傳感器中，該產品的速度zui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。
　　產綜研的納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納米系統”研究領域的研究課題——“采用基于自組織工藝創制的功能性復合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”的網絡版上
　　另外，據產綜研介紹，今后還將與企業等開展合作，推進元件的實用化研究。