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

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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．