米乐m6官方网站［所长：中钵良二］（以下简称“AIST”）纳米管实际应用研究中心［研究中心主任：畠健二］CNT应用小组关口贵子首席研究员、田中文明前AIST特别研究员，开发出一种像衣服一样柔软的晶体管，即使在各种负载（拉伸、弯曲、扭转、压缩、冲击）下也不会断裂。
该晶体管不使用任何硬质材料，例如金属或氧化物，单壁碳纳米管（单壁CNT）、橡胶和凝胶等软碳基材料组成，因此当施加负载时，所有部件都会变形为一个整体。当穿在衣服上时，它可以自由变形以贴合人体形状，减轻对身体的压力。未来有望应用于医疗人体监测电子领域，如生物传感系统、护理机器人的皮肤等。
这项研究的详细内容请参阅美国学术期刊纳米字母在线版本即将发布。
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| 放在衣服上洗就可以了 |
如果我们能够制造出一种像衣服一样柔软的电子设备，就可以测量日常生活中的脉搏、心律失常和皮肤温度等健康状况，而不会给人体带来太大的压力。然而，由于传统的电子设备使用金属、氧化物和合金等硬质材料，因此很难实现既灵活又耐用的设备。
在 AIST，网络结构的单壁碳纳米管的拉伸性，我们开发了一种导电单壁碳纳米管橡胶复合材料（2011 年 10 月 12 日日产 AIST 新闻稿)和可高精度成型的CNT橡胶复合材料(2013 年 8 月 28 日日产 AIST 新闻稿) 已开发出来。此外，由于单壁碳纳米管具有金属和半导体特性，我们开发了一种技术，可以选择性地仅分离具有半导体特性的单壁碳纳米管，从而起到晶体管的作用。2011 年 5 月 11 日 AIST 新闻稿）。
这次，我们利用单壁碳纳米管的电学特性和网络结构，采用可拉伸、导电的单壁碳纳米管橡胶复合材料作为晶体管电极，同时使用具有半导体特性的单壁碳纳米管作为晶体管沟道，开发了仅由软材料制成的晶体管。
这项研究和开发的一部分得到了日本科学技术振兴机构战略创意研究促进项目团队型研究（CREST）“通过工艺集成创建功能性纳米系统”研究领域的研究项目“使用通过自组装工艺创建的功能性复合碳纳米管元件的软纳米MEMS器件”（2009-2015）的支持。
如图1（左上）所示，我们开发了一种用于源极、漏极和栅极的导电单层CNT橡胶复合材料，用于沟道的具有半导体特性的单层CNT和绝缘层离子凝胶，在船上硅橡胶侧栅晶体管所有部件都具有类似于衣服的灵活性，而不使用任何硬质金属或氧化物。晶体管的特性如图 1（右）所示。当前为-50 µA，开关比是 104，性能与之前报道的柔性晶体管相当。
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| 图1 所开发的晶体管（左上）、构成元件（左下）和性能（右）的示意图 |
图2显示了晶体管、各种金属、塑料和服装材料的组成材料作为柔软度和韧性的指标。杨氏模量和许用弹性应变杨氏模量是施加在材料上的力与变形的比值，是其柔软度的指标，许用弹性应变是材料在不断裂的情况下可以承受的应变量，是其强度的指标。作为所开发晶体管的构成材料的导电单层CNT橡胶复合材料、离子凝胶和硅橡胶表现出类似于衣服的柔软性和耐用性。
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| 图2 新开发的晶体管的构成材料及各种材料的杨氏模量和容许弹性应变 |
图3显示了被高跟鞋踩踏前后（压力：约25MPa）的晶体管特性。在所开发的晶体管中，所有元件都集成并变形，抑制了界面处的应力和应变集中，因此晶体管特性（例如导通电流和开关比）几乎没有变化。即使在高跟鞋踩踏的巨大压力下（这被认为是日常生活中可能发生的最严酷的压力之一），它也能保持其性能而不会断裂。
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| 图3晶体管被高跟鞋踩踏（背景）及踩踏前后性能（右下） |
未来，我们将不仅集成晶体管，还集成软传感器和能源器件，开发人体监测系统，例如医疗人体压力分布传感系统。这将导致人类友好型电子设备的发展，这些电子设备可以像衣服一样穿着，不会对身体造成任何压力。