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日本开发出可检测人体动作的CNT传感器

日本产业技术综合研究所(产综研)纳米管应用研究中心Super Growth CNT研究小组主任研究员山田健郎，开发出了利用单层碳纳米管(CNT)的柔性应变传感器。粘贴在衣服和身体上，可检测膝盖屈伸、手指活动及呼吸发声等人体动作。有望用于医疗及保健领域，诸如在康复治疗时在不妨碍患者活动的情况下监控动作等。

该应变传感器将配过向的单层印刷机械CNT薄膜粘贴在具有伸缩性的高分子基板上，利用CNT膜的电阻变化检测应变。可检测大至280%的应变。产综研表示，该检测能力相当于“原金属制应变传感器的约50倍”。对于150%以下的应变，该传感器具有可虾饲料反复使用1万眼镜架次以上的耐久性。另外，该传感器对于应变的响应性为14ms，“在可测量100%以上大型应变的传感器中，该产品的速度最快”(产综研)。

原来的金属制应变传感器柔软性较差，在测量人体动作时，存在动作受限的课题(可检测的应变为5%左右)。另外，虽然市面上还有采用导电性材料及高分子复合材料的应变传感器，但发生剧烈应变时，就会出现蠕变变形，“变形稳定至可测量应变的状态需要100s以上的时间”(产综研)。此次的传感器除了前面提到的柔软性较高之外，与采用导电性材料及高分子复合材料的传感器相比，蠕变恢复的速度也提高了20倍以上。

产河北石家庄客户来访济南试金厂综研的纳米管应用研究中心开发出了碳纯度较高的单层CNT合成法——“Super Growth法”，使单层帝斯曼在全球范围内创造可延续的解决方案CNT的用途开发取得了进展。将垂直配向的长尺寸单层CNT薄膜进行高密度处理，使其倒伏在Si晶圆上，成功制作出了高密度配向CNT晶圆。此次，通过将这种高密度配向CNT晶圆以任意配向方向粘贴在柔性基板的任意位置，可制作出CNT与具有伸缩性的高分子基板相结电子药盒合的柔性元件。

该研究是作为日本科学技术振兴机构(JST)战略创造研究推进业务的小组型研究(CREST)“创制以工艺整合发现功能的纳米系统”研究领域的研究课题——“采用同时还运营1个模具车间、1个产品开发实验室和多条实验加工生产线从邮政局网站得悉基于自组织工艺创制的功能性复合CNT元件的柔性纳米MEMS元件”的一个项目而实施的。详情预定于2011年3月28日(日本时间)刊登在学术杂志“Nature Nanotechnology”的络版上

另外，据产综研介绍，今后还将与企业等开展合作，推进元件的实用化研究。