伸縮可能な電子繊維センサーを開発（An electronic fiber for stretchable sensing）

2025-10-31 スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）

スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）のFIMAP研究室は、液体金属を用いた伸縮自在の電子ファイバーを開発した。インジウムとガリウムの無毒な液体金属をエラストマーに組み込み、熱延伸法で加工することで、引き伸ばしても高導電性を維持する繊維を実現。繊維内部の3Dパターン制御により、導電・絶縁部分を自在に設計できる。開発したファイバーは元の長さの10倍以上に伸ばしても感度を保ち、他の技術に比べ柔軟性と電気特性の両立に優れる。研究チームはこの技術を応用し、膝の動きを正確に検出できる「スマート膝サポーター」を試作。歩行や走行、しゃがみ動作などをリアルタイムに解析できた。この電子繊維は大量生産が可能で、スマートテキスタイル、リハビリ機器、ソフトロボットなどへの応用が期待される。成果は『Nature Electronics』誌に掲載された。

The FIMAP Lab’s smart knee brace. 2025 EPFL/Hugo Masson CC BY SA

＜関連情報＞

液体金属を埋め込みエラストマーの熱延伸による電子ファイバー Electronic fibres via the thermal drawing of liquid-metal-embedded elastomers

Stella Laperrousaz,Xin Chen,Marion Cleusix,Lucas Jourdan,Laurène Tribolet & Fabien Sorin
Nature Electronics Published:28 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-025-01485-0

Abstract

Soft electronic fibres are potential building blocks for a variety of emerging technologies including smart textiles and wearable health monitors. However, it remains a challenge to fabricate fibres that combine conductive and dielectric domains in complex architectures in a simple and scalable way. Here we show that a thermal drawing approach can be used to fabricate stretchable fibre-based sensors from liquid-metal-embedded elastomers. The material formulation and processing parameters can be controlled to create high aspect-ratio stretchable fibres that integrate high-conductivity (around 10³ S cm⁻¹) and high-dielectric (κ≈13.5) domains across the fibre cross-section. We illustrate the versatility of our approach by creating an all-liquid-metal-based capacitive fibre sensor, which offers a gauge factor of 0.96, stretchability of 925% and high stability to cyclic deformation. We also integrate our fibre-based sensor into textiles and demonstrate an efficient smart knee brace.