Systematic quantitative characterization for the mechanical robustness of flexible thin film devices against repeated bending deformation

IoTと呼ばれる新しいインフラが作る社会へ向けて、人や物に寄り添うソフトな電子デバイスの研究開発が活発化している。フレキシブルデバイスは、曲面に貼り付けして大変形にも追従できる特徴を持つが、その実用化と普及には、長期間使用に耐える機械信頼性をどのように評価し保証するかという問題を解決しなければならない。本研究は構造物の信頼性を保証するための機械工学的方法論をフレキシブルデバイスの評価に取り入れ、極限的変形状態に至る間の動作特性を把握し、さらに複数の変形レベルにおける繰返し負荷に対する特性の変化を統合することで、視覚的かつ定量的な動作信頼性保証を可能とする、新しい評価体系の構築を目的とする。研究計画の初年度として、今年度は以下の研究実績を得た。デバイスの極限的変形状態に至る間の動作特性を把握するため、デバイスを完全に二つ折　りできる曲げ疲労試験機の製作に着手し、機械部品と直線往復動作機構を有する動力機を組み合わせ、一軸一方向に曲げ（片曲げ）、かつ繰り返し負荷が可能な疲労試験機を開発した。また曲げ方向に関して、一軸一方向から一軸二方向（両曲げ）への拡張を検討し、磁力とスライダークランク機構の組み合わせにより試験片の曲げ方向を任意に制御した一軸二方向曲げ機構を開発し、これを試験機に実装した。フレキシブルプリント回路基板（ポリイミドフィルム上にメッキで作製された銅配線）を試験片対象に、一軸一方向曲げおよび一軸二方向曲げの予備実験を実施し、曲げ機構の動作確認および疲労試験の実施に問題ないことを確認した。

IoTと呼ばれる新しいインフラが作る社会へ向けて、人や物に寄り添うソフトな電子デバイスの研究開発が活発化している。フレキシブルデバイスは、曲面に貼り付けして大変形にも追従できる特徴を持つが、その実用化と普及には、長期間使用に耐える機械信頼性をどのように評価し保証するかという問題を解決しなければならない。本研究は構造物の信頼性を保証するための機械工学的方法論をフレキシブルデバイスの評価に取り入れ、極限的変形状態に至る間の動作特性を把握し、さらに複数の変形レベルにおける繰返し負荷に対する特性の変化を統合することで、視覚的かつ定量的な動作信頼性保証を可能とする、新しい評価体系の構築を目的とする。研究計画の初年度として、今年度は以下の研究実績を得た。デバイスの極限的変形状態に至る間の動作特性を把握するため、デバイスを完全に二つ折　りできる曲げ疲労試験機の製作に着手し、機械部品と直線往復動作機構を有する動力機を組み合わせ、一軸一方向に曲げ（片曲げ）、かつ繰り返し負荷が可能な疲労試験機を開発した。また曲げ方向に関して、一軸一方向から一軸二方向（両曲げ）への拡張を検討し、磁力とスライダークランク機構の組み合わせにより試験片の曲げ方向を任意に制御した一軸二方向曲げ機構を開発し、これを試験機に実装した。フレキシブルプリント回路基板（ポリイミドフィルム上にメッキで作製された銅配線）を試験片対象に、一軸一方向曲げおよび一軸二方向曲げの予備実験を実施し、曲げ機構の動作確認および疲労試験の実施に問題ないことを確認した。