自己修復型金属配線を用いた高機能・高伸縮耐性フレキシブルデバイス

使用自愈金属线的高性能和高伸缩性柔性设备

基本信息

批准号：
16J10143
负责人：
古志知也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

金属ナノ粒子の誘電泳動を用いて断線を自己修復する金属配線において，繰り返し伸縮変形下の修復特性の評価を行った．これまでの研究では，配線に繰り返し伸縮変形を印加した場合における断線時伸び率の変化や修復後抵抗の変化，修復時間の変化といった修復特性は明らかではなかった．そこで本年度は，自己修復型金属配線の設計・製作を行い，繰り返し伸縮変形下における配線抵抗の変化を計測することで，修復特性の評価を行った．①設計・製作：エラストマシートにアクリルフォームを，金属配線に金配線を，金属ナノ粒子分散液に金ナノ粒子分散液（直径50 nm）を用いた．単一のき裂が進展して配線が断線するようにするため，アクリルフォームと金配線の伸び剛性比を1.9に設計した．また，断線箇所に粒子の架橋構造を形成するため，断線時の配線への印加電圧を20 Vrmsに，粒子が断線箇所を架橋した直後の電流を4 mArmsに設計した．②配線抵抗の変化の計測：可動ステージに製作した配線を固定し，ステージを動かすことで配線に引っ張り変形を印加した．配線のインピーダンスを計測し，インピーダンスが増加し配線の断線が確認されたときにステージの移動を止めた．その後，インピーダンスが減少し断線の修復が確認されたあとは，ステージを初期位置に戻し，再び引っ張り変形を印加した．これを繰り返すことで，繰り返し伸縮変形下における配線のインピーダンスの変化を計測した．その結果，断線時伸び率については，1回目の伸縮変形時の値と比べ2回目以降の値の方が小さくなる傾向を示した．修復後抵抗に関しては，1回目の伸縮変形時の値と比べ2回目以降の値の方が大きくなる傾向を示した．修復時間に関しては，1回目の伸縮変形時の値と比べ，2回目以降の値が不規則に増減する傾向を示した．これにより，繰り返し伸縮変形下における自己修復型金属配線の修復特性を明らかにした．

我们评估了金属接线的重复拉伸和变形下的修复特性，通过使用金属纳米颗粒的介电经济体自我修复断开连接。先前的研究尚未揭示修复特征，例如破裂期间伸长率的变化，维修后的阻力变化以及在接线上反复拉伸和变形时修复时间的变化。因此，今年我们设计和制造了自修复金属接线，并通过测量反复拉伸和收缩变形期间的接线电阻变化来评估修复特性。 1）设计和制造：丙烯酸泡沫用于弹性片，金属丝用于金属接线，并将金纳米颗粒分散（直径50 nm）用于金属纳米粒子分散体。为了确保单个裂纹发展和接线断裂，丙烯酸泡沫和金接线的扩展刚度比为1.9。另外，为了形成断线断裂的颗粒的交联结构，断裂期间对线的施加电压为20 vrms，颗粒后的电流在交联后立即交联后，断线的电线为4个MARMS。 2）测量接线电阻的变化：固定在可移动阶段的电线，并通过移动阶段将拉伸变形施加到线路上。测量了接线的阻抗，并在阻抗增加并确认断线时停止了阶段的运动。之后，阻抗减少并确认断裂，阶段返回其初始位置，并再次施加拉伸变形。通过重复这一点，在反复的拉伸和收缩变形下测量了接线的阻抗的变化。结果，与第一个拉伸和收缩变形相比，第二个和随后的值的伸长率往往较小，随后的值较小。关于修复后的电阻，第二次和后续时间的值往往大于第一个拉伸和收缩变形时的值。关于维修时间，与第一张拉伸和收缩变形相比，第二个和随后的时间的值趋于不规则地增加或不规则。这揭示了在重复拉伸和收缩变形下自修复金属接线的修复特性。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

STRETCHABLE ELECTRONIC DEVICE WITH REPEAT SELF-HEALING ABILITY OF METAL WIRE

DOI：
10.1109/memsys.2017.7863391
发表时间：
2017-01-01
期刊：
30TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS (MEMS 2017)
影响因子：
0
作者：
Koshi, Tomoya;Iwase, Eiji
通讯作者：
Iwase, Eiji

Voltage and Current Condition on Self-Healing Metal Wire

自愈金属线上的电压和电流状况