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» 2015年09月16日 10時00分 公開

ハイヒールで踏みつけても壊れない「CNTゴムトランジスタ」とは?5分で分かる最新キーワード解説(1/3 ページ)

洗濯したって、ハイヒールで踏みつけたって大丈夫な次世代トランジスタが登場した。ウェアラブルの新たな可能性を開く。

[土肥正弘,ドキュメント工房]

 今回のテーマは衣類に貼り付けて洗濯しても大丈夫、ハイヒールで踏みつけても壊れない、カーボンナノチューブ(CNT)を加えた導電性ゴムの電極と半導体CNTのチャネルをゴム上に作製した「CNTゴムトランジスタ」だ。ねじりや引っ張りにも強く、伸び縮みしても壊れない柔らかいトランジスタの登場で、ウェアラブルデバイスやヘルスケアデバイスの可能性がますます広がりそうだ。

「CNTゴムトランジスタ」とは?

 CNTゴムトランジスタは、電極にCNT(Carbon NanoTube)を混合したゴム、チャネルに半導体CNTを使用し、シリコンゴムの基材の上に電極とチャネルを組み上げた、伸縮性、柔軟性に富み、圧力、衝撃、ねじりや引っ張りにも強いトランジスタだ。

 産業技術総合研究所(産総研)のナノチューブ実用化研究センターCNT用途チームの関口貴子主任研究員と田中文昭特別研究員らが2015年8月、「ハイヒールで踏んでも洗濯しても壊れないトランジスタ」として発表した。

 ハイヒールでの踏みつけというのは、日常生活で起こり得る最大級の圧力で、その圧力は1平方センチ当たり約25キログラム重。研究チームは自動車でひく実験まで行ったが、その時の圧力は約15キログラム重だった。また、洗濯では捻りや引っ張りが生じやすい。実際にTシャツに貼り付けて洗濯を行ってもトランジスタが壊れないことを実証した。

 実際の試作品(図1)を手にしてみると、まるでスライムを固くしたような感触で、指でつまむとぐにゃりとしなる。透明ゴムの中に幾何学模様が描いてあるようにしか見えないが、実はこの「模様」に12個のトランジスタが含まれる。折りたたんだり思いっきりつぶしてみても、すぐに元通りの形状に戻った。

CNTゴムトランジスタ試作品 図1 CNTゴムトランジスタ試作品(出典:産総研)

 「そもそもゴムって絶縁体じゃないの?」と疑問が湧くことと思う。実はゴムそのものは絶縁体だが、素材に導電性のある物質を混ぜると電気抵抗が低くなることが分かっていた。「導電ゴム」として製品化され、キーボードのキー内部のスイッチ底面や精密部品の静電気対策、電磁波シールドなどに多用されている。

 導電ゴム製造用の混ぜ物としてはカーボンが使いやすいため一般化したが、カーボンの構造は多岐にわたり、構造によって電気的な性質が異なる。中でも単層CNTは導電性を有し、柔軟で強度が高く軽量という特徴を持ち、従来型LSIの配線などへの応用も考えられる新素材だ。

 CNTの中には半導体的な特性を示すものもあるので、それだけを取り出してトランジスタのチャネルにし、電極をCNT添加の導電ゴムにすれば、CNTでトランジスタができるのではないかという発想が今回の発表につながった。

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