ハイヒールで踏まれても壊れない、柔らかくて丈夫なトランジスタ

曲がるトランジスタ(右)と、それを衣服に取り付けたところ(左)。洗濯しても大丈夫という

　国立研究開発法人産業技術総合研究所(産総研)は12日、衣類のように柔らかく、伸縮、曲げ、ねじり、圧縮、衝撃といったさまざまな負荷をかけても壊れないトランジスタを開発したと発表した。

　現在、各所で衣類や地肌に直接着けて動作するモニタリング用センサーデバイスの開発が進められている、既存のトランジスタは金属や酸化物と言った硬い材料を使用するため、曲げたりすると壊れてしまう。

　産総研では、かねてよりネットワーク構造を形成する単層カーボンナノチューブ(CNT)の伸縮性に着目し、導電性単層CNTゴム複合材料などを開発。また、単層CNTは金属的性質、半導体的性質も持っており、トランジスタとして機能する半導体的性質の単層CNTだけを選択的に分離する技術も開発してきた。

　今回産総研は、単層CNTの電気的特製とネットワーク構造を利用し、伸縮性のある導電性単層CNTゴム複合材料をトランジスタの電極とし、トランジスタのチャネルに半導体的性質を持つ単層CNTを用いて柔らかい材料だけからなるトランジスタを開発した。絶縁層にはイオンゲル、基板にはシリコンゴムを用いたサイドゲート型トランジスタとなる。

　このトランジスタの特性は、オン電流が-50μA、オンオフ比は10^4で、過去に制作した曲がるトランジスタと同等の性能を示した。また、許容弾性ひずみ量とヤング率を用いた柔らかさと丈夫さの指標からは、このトランジスタが衣類に近い柔らかさと丈夫さを示すことが確認された。

開発したトランジスタの模式図(左上)、構成元素(左下)、性能(右)

今回開発したトランジスタの構成材料と各種材料のヤング率と許容弾性ひずみ量

　産総研によれば、「日常生活で起こりうる負荷の中でも厳しいと考えられる、ハイヒールで踏まれるという大きな圧力に対しても壊れずに特性を維持している」としている。

　筆者は幸いにも日常的にハイヒールで踏まれるという災難には遭っていないが、今後この技術の開発が進展すれば、能動的にハイヒールで踏まれる人にも最適なウェアラブルデバイスやセンサーデバイスなどが登場するだろう。

ハイヒールで踏まれるトランジスタ(背景)と踏まれる前後の性能(右下)