レーザープロセッシング,平面型マイクロスーパーキャパシタ(MSC),多孔質導電性カーボンくし形電極,還元型酸化グラフェン電極,多価金属二次電池,アルミニウム二次電池,
マグネシウム二次電池,全固体マグネシウム二次電池、積層型電解質、フレキシブル、ウェアラブル、UHF帯RFIDタグ,UHF帯RFIDタグセンサー
LP&Dラボ(LP&D Laboratory, Laser Processing & Devices Laboratory )では,オープンソース的な手法での技術開発とモノづくりによる社会貢献を目指しています。これまでの大学や企業での研究開発における知見・経験・技術・知財・ノウハウをオープンに情報発信し,試作サンプル・カスタム品の提供や,異分野・異業種間でのコラボレーションにより,イノベーションへのチャレンジを行っていきます。
私たちがベースとする要素技術は,主に,レーザープロセッシング(Laser Processing)に関するもので,レーザー光の照射・スキャンによる物質変換・加工技術となります。レーザープロセッシングは,コンピュータ上のデザインを形にするオンデマンドなモノづくり技術であり,スモールユニットでのデバイス試作やカスタム品製造に適した技術となります。また,廃液等の生じない環境負荷の低いクリーンな技術です。
レーザー光と材料との相互作用による新材料創出
多孔質導電性カーボン
レーザープロセッシングでは,レーザー光を集光しスキャンすることで,微細パターンのレーザー直接描画(Laser Direct Writing)を行うことができます。この手法は,しばしばフォトリソグラフィーによる微細パターニング技術と比較されますが,レーザープロセッシングでは,高エネルギーのレーザー光を高い空間分解能で微小サイズに集光して物質に照射することから,フォトリソグラフィーでは起こり得ない,レーザー光と物質との特異な相互作用が生じます。これによって,フォトリソグラフィーでは得ることが困難な,材料表面の3次元的なテクスチャリングやレーザーアブレーション(爆蝕)による高アスペクト比の3D構造の形成が可能となります。
私たちは,レーザー描画法によって得られる多孔質の導電性カーボンによって,カーボンくし形電極等を形成し,その多孔質構造による大きな表面積を生かした,平面型マイクロスーパーキャパシタ(電気二重層キャパシタ)やセンサー等のデバイスの研究開発を行ってきました。フラットな表面からなる金属電極とは異なり,多孔質導電性カーボン層からなる電極は反応性官能基を有してもおります。弊社では,多孔質導電性カーボン層からなる電極の試作サンプルやカスタム品等の提供が可能です。R&D1および2のページに,それらの例を示しております。
多孔質導電性カーボンのSEM像
多孔質導電性カーボン層からなるくし形電極
オンデマンドなモノづくり技術
コンピューター上で設計したイメージを即座に形に
レーザープロセッシングとフォトリソグラフィーとの比較でよく問題にされるのが,タクトタイム(ひとつの製品を製造するのに必要とする時間)です。フォトリソグラフィーは,同じものを大量生産するのに適した技術となります。これに対して,レーザープロセッシング技術が得意とするのは,様々な形状のものをコンピューターでデザインして,即座に形にするようなモノづくりです。それらのタクトタイムを比較した場合,同一品の大量生産ではフォトリソグラフィーが勝り,様々な形状品のカスタムデザインでは,フォトマスクや高額な設備を必要としないレーザープロセッシングが,研究開発の効率化の面で勝ります。
レーザープロセッシングが適したデバイス開発の例として,弊社が研究開発を行ってきました種々のUHF帯RFIDタグセンサーをR&D3,4,5,および6のページに示しました。UHF帯RFIDタグの開発においては,コンピューター上でデザインしたアンテナ形状のタグの電磁界解析が有用となりますが,UHF帯RFIDタグは周囲の環境の影響を非常に敏感に受けるために,電磁界解析の結果と実際に試作したRFIDタグの特性とはなかなか一致しません。特に,フリースペース(空気中)ではなく,人体のような高誘電体や金属表面に装着するためのUHF帯RFIDタグセンサーにおいては,多様な形状のタグを何度も試作して実測を繰り返しながらの研究開発が必要となります。
私たちは,コンピューター上のアイデアを形にするための,レーザープロセッシングによるオンデマンドなモノづくり技術を提供いたします。
UHF帯RFIDタグセンサーのコンピューターによる
デザインおよび電磁界解析
レーザープロセッシングによる様々な形状を有したウェアラブルUHF帯RFIDタグセンサーの試作
弊社では,カーボンマイクロ電極,それらを用いたフレキシブル・ウェアラブルな平面型マイクロスーパーキャパシタやセンサー,マグネシウム二次電池,UHF帯RFIDタグ型センサー等の研究開発,それらの技術情報,サンプル試作やカスタム品等の提供,およびレーザープロセッシング関連の部材・装置・情報の提供を行っていきます。