三菱電機、世界初の自己復元グラファイト技術でMEMSの信頼性向上へ

三菱電機が世界初の自己復元特性を確認

三菱電機株式会社は、国立大学法人京都大学の研究室と連携し、高配向性熱分解グラファイト（HOPG）が自己復元特性を持つことを世界で初めて確認しました。これは、微小電気機械システム（MEMS）の長寿命化を実現し、さまざまな機器の信頼性向上に寄与する可能性があります。

HOPGの特性と応用

HOPGはファンデルワールス積層材料の一つで、軽量でありながら高い強度を持ち、柔軟性にも富んでいます。最近の電子機器やウェアラブルデバイスの普及に伴い、加速度センサーや圧力センサーの需要が急増しており、これに応じた耐久性の高いMEMSが求められています。高配向性熱分解グラファイトが供給する自己復元特性は、振動による疲労からの回復を可能にし、MEMSの性能を飛躍的に向上させることが期待されているのです。

研究の背景と成果

本研究は2019年から続けられている京都大学との共同プロジェクトの一環として行われ、HOPGのマイクロレベル試験片の作製に成功しました。そして、試験片に繰り返し曲げ負荷をかける新たな方法が確立され、HOPGが負荷回数の増加で軟化し、その後時間が経つにつれて機械的強度が回復することが確認されました。

具体的には、両方向に試験片を変形させる試験では、1,000回の負荷で変形抵抗が41％低下し、7日後には97％まで回復することが確認されました。この成果は、振動に対する耐久性を持たせる新しい材料の設計につながると考えられています。

振動吸収機構の可能性

今回の研究成果は、振動エネルギーを効率的に吸収する機構としてHOPGを利用する可能性を示唆しています。この技術が実用化されれば、各種振動環境においても信頼性の高い機器の開発が進むと考えられており、特に自動運転技術や高機能な電子機器において、その需要は更に高まるでしょう。

未来への展望

今後、研究は他のvdW材料にも広げられ、さらに自己復元特性についての理解を深めることが目指されます。加えて、材料の変形によって電位が生成される特性を利用したMEMSの開発も進められる予定です。これにより、変形エネルギーを持続的に電気エネルギーに変換できる技術の実現が期待されています。

このように、三菱電機と京都大学との共同研究による成果は、次世代のスマートデバイスを支える重要な一歩となることでしょう。今後の展開に目が離せません。