阪大ら,コーティングで水濡れ故障を長時間抑制

大阪大学は,木材由来のナノ繊維を電子回路にコーティングするだけで,水濡れ故障を長時間抑制可能であることを発見した(ニュースリリース)。

電子デバイスにとって水は天敵だが,水濡れ故障は必ずしも水が付着した瞬間に発生するわけではない。

電子回路の金属部分に水が付着すると,陽極(+)金属は金属イオンとして溶け出し,負極(-)で金属銅として樹状に析出する。イオンマイグレーションと呼ばれるこの現象が進行すると,回路は樹状析出により短絡し,故障や発熱・発火といった事故が発生する。つまり水濡れ故障を防ぐためには,回路に水を触れさせないことと同様に,樹状析出を成長させないことが重要になる。

今回,研究グループは木材由来のナノ繊維(セルロースナノファイバー)を電子回路上にコーティングし,イオンマイグレーションの発生過程を評価した。その結果,コーティングをしなかった回路は水没後数分で短絡してしまう一方で,ナノ繊維をコーティングした回路は水没後24時間経っても短絡しないことを発見した。

詳しいメカニズムは,乾燥状態で積層していたナノ繊維が吸水・再分散し,陽極(+)の周囲に電気泳動することで「集まり」,陽極から溶け出した金属イオンを吸着して「固まる(ゲル化する)」ことが判明した。陽極周囲に構築されたナノ繊維のゲルが樹状析出の成長を阻害するため,長時間経過しても短絡しないという。

たとえコーティングが損傷していたとしても,ナノ繊維が損傷部を修復するように電気泳動して集まるため,コーティングが破損するような過酷な状況でも水濡れ故障を抑制することが可能だという。

この手法は,電子回路上にナノ繊維が含まれたコーティング液を塗って乾かすという簡便な手順で,コーティングが損傷した状態でも機能する回路保護膜が実現できる。既存技術との組み合わせも容易であり,研究グループは防水コーティングとナノ繊維コーティングの積層により,さらなる安全性の向上が期待できるとしている。

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