利用力致變色材料開發壓力感測薄膜,並可檢測奈米大小的突起

 

刊登日期:2022/8/22
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日本名古屋大學與東京都立產業技術研究中心開發了可透過機械刺激改變顏色的化合物,並將其加工製成薄膜,進而開發出可透過顏色變化測量壓力之薄膜。目前已確認可以檢測到約50 nm按壓突起時的壓力,精度是現有產品的1,000倍以上,今後可望應用於價格低廉且可重複使用之高精度壓力感測器用途。
 
因機械刺激而改變顏色的化合物稱之為力致變色(Mechanochromic)材料,分子構造受到機械刺激而彎曲,促使吸收顏色的波長發生變化。研究團隊過去曾開發出研磨後會從黃色轉變為綠色的化合物,而以乙醇噴灑後會回復至黃色,但之前不清楚如何準確地檢測到壓力變化。
 
此次研究團隊將化合物在真空條件下沉積製成薄膜,並在薄膜上施加 0~450 MPa範圍內的壓力,確認薄膜會根據強度從黃色轉變為綠色。利用顯微鏡對各種線寬的凹凸進行按壓與分析,發現最小可以檢測到50 nm的突起,而既有檢查機器接合之薄膜狀壓力感測器的精度則約為125 μm。此外,亦確認透過乙醇的蒸氣暴露或噴灑,施加了垂直應力的綠色薄膜恢復為黃色。
 
為了達到實用化目標,研究團隊也將化合物混合於樹脂中製作了其他薄膜。今後將進一步調整樹脂種類,期改良開發出可檢測出更小壓力之製品。

資料來源: https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload/20220720_engg2.pdf
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