き裂発生形態の制御による布上印刷電子回路の高耐久化設計指針の構築

布上印刷回路において、機能性インクと基材の機械的特性等に対するき裂発生形態の変化、そしてき裂発生形態と性能劣化挙動の対応関係を定量的に理解し、き裂発生形態を性能劣化がより遅い形態に制御可能にすることを目的とする。まずは昨年度に引き続き、インク単体を硬化させた短冊形状の試験片を製作し、引張試験によって機械的特性を計測した。2種類の市販の伸縮性銀インク（AとB）を用いたところ、ひずみ10%時のヤング率が47 MPaと7.8 MPa、最大応力が7.8 MPaと0.79 MPa、機械的破断ひずみが288%と20%、電気的破断ひずみが56%と20%となった。インクAに関しては機械的破断ひずみと電気的破断ひずみが異なる結果となった。次に、機械的特性が異なる2種類の基材（布基材およびポリウレタン（PU）ラミネート布基材）に上記インクを印刷して短冊形状の試験片を製作し、伸縮変形下における抵抗変化挙動の比較を行った。結果として、それぞれの抵抗変化挙動が異なったことに加え、電気的破断ひずみに関しては、布基材上インクAで3%、インクBで50%、PUラミネート布基材上インクAで17%、インクBで73%となった。したがって、両インクにおいてPUラミネート布基材の方が電気的破断ひずみは大きくなること、インク単体ではインクAの方が電気的破断ひずみは大きかった一方で、布基材上ではインクBの方が大きくなることが明らかとなった。本年度はさらに発展的な内容として、シート状空気圧ソフトアクチュエータとの融合による布上印刷回路の能動的な形状変化を可能にすべく、水の分解と合成を用いた電気化学式の超小型圧力源の試作と評価にも取り組んだ。結果として、大きさ33×33×8 mm3・重さ12 gの圧力源を試作し、10.2秒でゲージ圧0.12 MPaが発生することを確認した。

布上印刷回路において、機能性インクと基材の機械的特性等に対するき裂発生形態の変化、そしてき裂発生形態と性能劣化挙動の対応関係を定量的に理解し、き裂発生形態を性能劣化がより遅い形態に制御可能にすることを目的とする。まずは昨年度に引き続き、インク単体を硬化させた短冊形状の試験片を製作し、引張試験によって機械的特性を計測した。2種類の市販の伸縮性銀インク（AとB）を用いたところ、ひずみ10%時のヤング率が47 MPaと7.8 MPa、最大応力が7.8 MPaと0.79 MPa、機械的破断ひずみが288%と20%、電気的破断ひずみが56%と20%となった。インクAに関しては機械的破断ひずみと電気的破断ひずみが異なる結果となった。次に、機械的特性が異なる2種類の基材（布基材およびポリウレタン（PU）ラミネート布基材）に上記インクを印刷して短冊形状の試験片を製作し、伸縮変形下における抵抗変化挙動の比較を行った。結果として、それぞれの抵抗変化挙動が異なったことに加え、電気的破断ひずみに関しては、布基材上インクAで3%、インクBで50%、PUラミネート布基材上インクAで17%、インクBで73%となった。したがって、両インクにおいてPUラミネート布基材の方が電気的破断ひずみは大きくなること、インク単体ではインクAの方が電気的破断ひずみは大きかった一方で、布基材上ではインクBの方が大きくなることが明らかとなった。本年度はさらに発展的な内容として、シート状空気圧ソフトアクチュエータとの融合による布上印刷回路の能動的な形状変化を可能にすべく、水の分解と合成を用いた電気化学式の超小型圧力源の試作と評価にも取り組んだ。結果として、大きさ33×33×8 mm3・重さ12 gの圧力源を試作し、10.2秒でゲージ圧0.12 MPaが発生することを確認した。