日本三菱電機在與京都大學的共同研究中,世界首次證實高定向性熱解石墨(Highly Oriented Pyrolytic Graphite; HOPG)具有自我復原(自我修復)特性。HOPG具有層狀堆疊結構,能有效釋放並吸收振動能量。若將HOPG作為具有自我修復能力的「振動吸收機構」應用於微機電系統(MEMS),將可望實現在長時間、反覆振動條件下仍不易損壞之高耐久、長壽命MEMS元件。
在本次研究中,研究團隊就HOPG的微尺度試片進行雙向反覆變形測試,累計變形達1,000次後,其機械強度(變形阻抗)一度下降至原本的41%。然而,在不施加外力、靜置7天後,該機械強度幾乎完全恢復,回復率高達97%,證實HOPG具有顯著的自我復元能力。
隨著智慧型手機功能日益提升、汽車自動駕駛技術持續進化,加速度感測器、壓力感測器等MEMS元件已成為不可或缺的核心元件。這些元件不僅須具備輕量化特性,亦必須能長期承受振動與衝擊,對耐久性具有更高要求。HOPG在材料特性上可滿足上述需求,但由於微尺度試片的製作難度高,過去其疲勞特性尚未被充分釐清。
HOPG屬於凡得瓦(van der Waals; vdW)層狀材料的一種,今後三菱電機與京都大學將進一步擴大研究範圍,針對其他凡得瓦層狀材料展開相關基礎與應用研究。