ハイドロゲルと液体金属から構成される超ソフト電子機械システムに関する研究

水凝胶和液态金属组成的超软机电系统研究

基本信息

批准号：
22K18288
负责人：
太田裕貴
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18288/
关键词：
液体金属ハイドロゲル電子システムスマートデバイス

项目摘要

まずハイドロゲル上での高精度液体金属配線を行った。研究開始までにハイドロゲル構造上に400um程度の配線を行うことに成功している。本年度にはPVAを用いたリフトオフ法という手法を編み出すことで200umは安定的に液体金属配線を構築することができた。派生技術としてシンタリングフリーの配線も考案した。ただし、どちらにせよ、精度としては200umを下回ることはできていない。ICへの接続や経口投与型デバイス(数mmスケール)を構築するうえでは細線幅を40um程度に下げる必要がある。そこで問題となるのは液体金属の低い表面張力である。それを解消するため液体金属ナノビーズを用いた配線技術を考案した。液体金属ナノ粒子の作製は成功している。しかしながらナノビーズ表面にある酸化膜が液体金属の導電性を阻害してしまっている。そのため何らかの方法で酸化膜の形成を阻害するか、除去する必要があり、そのための検討を行っている。以上が、液体金属のハイドロゲル上での配線にかかわる進捗である。しかしながら、システム上に回路を作成するためにはIC等実装技術が肝要となる。そこで、まずはマウンター等の複雑な装置を用いることなく現有の技術を用いて作製した。精度として200umが上限となるのでICの端子間等の最適化が必要であった。最終的に温度計測システムをゲル状に実装し、スマートフォン上で温度の表示を確認することに成功した。

首先，我们在水凝胶上进行高精度液态金属布线。当研究开始时，他们已经成功在水凝胶结构上创建了约 400 微米的布线。今年，我们通过使用 PVA 设计了一种称为剥离法的方法，能够稳定地构建 200um 液态金属布线。作为衍生技术，我们还设计了免烧结布线。但无论如何，精度都没有低于200um。连接IC或构建口服给药装置（数毫米级）时，需要将细线宽度减小至40um左右。这里的问题是液态金属的低表面张力。为了解决这个问题，我们设计了一种使用液态金属纳米珠的布线技术。液态金属纳米颗粒的制备已取得成功。然而，纳米珠表面的氧化膜抑制了液态金属的导电性。因此，有必要以某种方式抑制或消除氧化膜的形成，目前我们正在研究方法。以上就是液态金属水凝胶布线方面的进展。然而，为了在系统上创建电路，IC安装技术是必不可少的。因此，我们首先使用现有技术来制造它，而不使用贴片机等复杂的设备。由于精度上限为200um，因此需要优化IC端子之间的距离等。最终，他们成功地实现了凝胶形式的温度测量系统，并检查智能手机上的温度显示。