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KAIST、グラフェン基盤のソフトアクチュエータを開発

次世代柔軟電子産業への活用が可能


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は機械工学科のオ・イルグォン教授研究チームがふたつの異なるグラフェン構造体を電極に使用してソフトアクチュエータの性能を高めることに成功したと2月7日に発表した。

ソフトアクチュエータ(Soft Actuator)は金属電極とイオン性高分子で構成されており、電気に反応して動く素子。次世代電子器機に能動型ソフトアクチュエータを用いるためにはアクチュエータの電極が柔軟性、高い電気伝導性と電気化学的活性、耐久性などとともに高い効率性を備えている必要がある。

既存のソフトアクチュエータは白金または金などの貴金属が使用されたため実際に活用することが難しかった。研究チームは二つの要因が同時に作用した互いの効果を相殺する性質である拮抗性を活用した。それぞれ異なる種類のグラフェン電極を同時に使用することで問題点を解決した。

研究チームは電気伝導性が優れているが電気化学的活性の低いグラフェンの網の短所を補完するために窒素が蒸着され皺になったグラフェン粒子を追加で用いた。また、グラフェンメッシュ(mesh)と窒素が蒸着された皺になったグラフェンを結合して電気化学的に機能的拮抗性をもつハイブリッド電極を製造してソフトアクチュエータに活用した。

研究チームの合成したグラフェンメッシュはグラフェンのチューブが網状になった構造をもつ。網の構造の波状のパターンのおかげで他のタイプのグラフェンよりも伸縮性が優れている。また化学気相蒸着法(Chemical vapor deposition、CVD)で合成するので高い電気伝導度をもつ高品質グラフェン網も製造できる。

このハイブリッド電極でグラフェンの網は迅速かつ均一な電荷分布促進を行う反面、窒素の蒸着された皺状のグラフェンは電荷を効率的に貯蔵する役割を果たす。これにより材料の費用的短所を補完するとともに電極の性能要件を満たすことが可能。

研究チームは本研究を通じて製造されたアクチュエータはハプティクスフィードバックシステム、ウェアラブルヘルスケア電子器機、能動触覚システム、VR·AR用能動型ディスプレイ、ソフトロボットなどの分野に使用できるものとみている。

研究に当ったオ・イルグォン教授は「本研究はソフトアクチュエータの性能向上原理を理解する基盤研究。次世代柔軟電子産業におけるソフトアクチュエータ技術の活用が加速化する契機となるだろう」と話している。

研究結果は『Advanced Functional Materials』に1月31日付で掲載された。





[2018-02-13]

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