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光で動く炭素フィルム

  • 公開日: 2020-11-17
添付:PDFファイル

技術概要光エネルギーをダイレクトに⼒学的エネルギーに変換する炭素フィルムです。極薄のポリマーフィルム、紙(ナノペーパー)、⾦属箔などにスパッタ法を⽤いてコーティングしたものに、可視光を当てると動きます。⾚や緑といった単⾊光やレーザー光でも変形し、光を切ると元の状態に戻ります。電⼒不要で遠隔操作可能なスイッチなどに使えます。また、ロール状や半円形にすることで、回転、前進運動も可能です。この炭素系フィルムは、グラファイトと窒素を原料としており、環境にも優しく、原料から製品に⾄るまで、全く毒性のない材料です。光で動く炭素フィルムの紹介 / Light-driven carbon filmsダイヤモンドからグラファイトまで、⾊も硬さも多様な炭素材料。その炭素材料には、アモルファス(⾮晶質)というダイヤモンドとグラファイトの中間状態が存在します。ここでは、炭素フィルムが光で動く珍しい現象についてご紹介します。
想定される活⽤例
・可視光を使って遠隔制御できるスイッチ
・可視光を動⼒源とする極⼩デバイスのモーター
・太陽光の強さに応じて⾃動開閉するフィルム光を当てると動くところです。動画は、炭素膜をコーティングした約2cm⾓のポリマーフィルムにキセノンランプからの光を照射しています。光変換の際に熱を発しないため、熱膨張係数に依存しない特徴があります。
光駆動の様⼦ / Visible light irradiation for amorphous carbon nitride film
ポリマーフィルムにスパッタ法を⽤いてアモルファス窒化炭素薄膜をコーティングしてい
ます。キセノンランプからの可視光を照射すると、光が当たった部分が変形することで、
試料全体が動きます。照射を⽌めると元の形状に戻ります。
【研究のテーマ】
鉛筆の主原料は炭素(グラファイト)です。鉛筆で黒く塗りつぶした紙は、光エネルギーを一度熱に変換して、その熱が原因で変形することはありますが、直接光エネルギーから
力学的エネルギーには変換できません。一方、鉛筆の芯と構造的にはよく似ているアモルファス炭素は可視光のエネルギーを力学的エネルギーに直接変換して動きます。しかし、
そのメカニズムはまだよくわかっていません。また、窒素が入るとエネルギー変換効率がアップしますが、その理由もわかっていません。それらの疑問を解決し、新しい光駆動デ
バイスの開発を目指しています。

カテゴリ : シーズ(得意な技術・サービス等)
対象エリア: 選択なし
有効期限 : 無期限

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