JP2024020742A - 導体素子、トランジスタ、導線、電池電極、電池 - Google Patents

Abstract

【課題】導電材料のキャリア密度を増加させ、導電性を向上させる。【解決手段】導電材料の部分１０１、又は、多孔質素材等でよい部分１０１Pに、電気二重層トランジスタの絶縁体部分１０５とゲート電極１０６を備えさせ、前記１０５と１０６によりキャリア注入が行われた部分１０４・１０４２を形成し、前記１０４・１０４２を含む素子１を、化学電池・物理電池を含む電池や電子部品、導線、アクチュエータ・モータ等の電極又は導線部分に利用する。また前記素子１とセンサ及び制御部を組み合わせたシステム３を構成し、前記３を電池や電線等の用途に用いる。【選択図】図１

Description

本願は電気二重層トランジスタ（又はMISFET・MOSFETのような電界効果トランジスタ）の動作時に起きる現象を、電気配線や電極に利用する考案である。（本願は出願時点では、本願の主張する配線や電極、モータ、アクチュエータ等の配線材料・配線部品に関する動作の実証がされていない。）

●本願では、電気二重層トランジスタによるキャリア導入を用いた、シート・フィルム・箔や線状の導体素子又は配線材料に関する。さらに、前記配線材料を用いたモータ、アクチュエータ、電池等の電子部品・装置に関する。
●また、前記導体素子が導体１０１へのキャリア導入をゲート電極部１０６で制御できることを利用し、前記導体素子１の導電性を、前記導電素子１の置かれた環境を検出する入力装置のセンサと、前記センサの入力とゲート電極１０６の制御する制御部を用いて、前記導体素子がセンサの測定値に応じて導電性の高低を制御できるようにする（図１０）。
・前記高低とは、
高い状態はゲートにより１０１へキャリア導入され１０４を形成し導電正が増加する状態であって、
低い状態はゲートがオフになり１０１がキャリア導入されていない状態、又は、１０５に生じた電気二重層のイオン種により１０１の１０４の部分が導電性を低下させるように働く場合である。
●前記１０４を形成できる１０１を含む本願導体素子１を電池電極に利用することを提案する。
前記導電性の高低を１０６により制御することで効果が生じる例として、例えば電池の充放電時には前記ゲート電極１０６をオンにして、電池の保管時や電池が事故に遭遇する前に１０６をオフにして導電性を低くする例がある。
センサと制御部を含む電池が、衝撃や加速度を感じた時に１０６をオフにする動作を制御部に行わせ、電極の導電性を低くし、内部短絡時に正極負極の電極が導電性が高いまま接触し急速放電を伴う短絡を防ぐ（図９）。

●本願図１の（B)と（A)の様に、（又は特許文献１の代表図１の様に、）
電導性の導体・半導体あるいは導電性高分子層・炭素ベース材料（CNTやグラフェングラファイト等）の導体層１０１があって、
ソース電極１０２、ドレイン電極１０３、ゲート電極１０６があり、
例えば溶融塩のイオン液体が１０２－１０３間と１０６間にあり、
（１０２をGNDにとって）電位VGSを１０６に印加して、１０６はチャージされ、
１０６のVGSを打ち消すように、電気二重層を形成することのできる絶縁層１０５に含まれるイオンは１０６の周りに配列し電気二重層を形成する。またキャパシタを形成する。
（絶縁層１０５はイオン液体を含む二次電池等のセパレータ層でもよい）
その結果、１０１のキャリア導入層１０４（MOSFETにおける反転層１０４）近傍にも電気二重層が出現し、（電界効果トランジスタの）電界効果により、半導体基板１０１（または、導体基板１０１、カーボン導体基板１０１、導電性高分子基板１０１、有機半導体基板１０１、炭素ベース導体材料基板１０１、電気の流れうる基板１０１）の、前記１０４にキャリア導入され、１０１のキャリア導入層１０４でキャリア密度ｎが増加する。
（※特許文献１では保護層１０７がキャリア導入層１０４の上に配置された構成が公知である。本願でも場合によっては保護層１０７が利用されうる。１０７は、電気二重層トランジスタにおいて、ある閾値を超えたゲート電圧において、１０４や１０１に電気化学反応・エッチング反応等が起こることを防ぐ。本願は保護層に関する発明ではないので説明を省略する。）

＜ＭＩＳＦＥＴ と電気二重層トランジスタ＞
１０５と、１０５を挟む１０４と１０６により、キャパシタが形成される。
１０５が絶縁膜の場合MISFETで、１０５がイオン液体を含む場合（電気二重層キャパシタ部を持つ）電気二重層トランジスタとなる。
・電気二重層トランジスタにおいては、１０４と１０５の界面で、１０４内の電荷に釣り合うようにイオン液体中のイオンが電気二重層を形成し、１０４ー１０５ー１０６部で電気二重層キャパシタを形成する。前記電気二重層部の層の厚さは１ｎｍクラスであるとされる。
・電気二重層トランジスタにおいては、イオン液体等の電気二重層キャパシタを形成することで、ＭＩＳＦＥＴの絶縁層によるキャパシタよりも多い電荷を１０４に蓄積できうる。
・その原理又は方法を応用し、本願では有機半導体、導電性高分子や、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブCNTを含む炭素ベース材料、（他に鉄など汎用金属の膜）の導体１０１・１０１P・１０１２を、１０４や１０４２を形成する導体（又は導体・半導体）に用い、ゲート電極１０６と（電気二重層を形成できる）絶縁体層１０５を備えさせ、VGSを印加し１０４・１０４２を形成させ、１０４・１０４２や１０４を含む導体の導電性の向上を行わせようとする。
・また１０４の形成（及び、１０１の材料の種類によっては１０４とは逆に導電性を下げる働きをする１０４I）が１０６を用いて印加されるVGSの電圧値により制御されることを利用し、起電力やエネルギー密度の高い電池や、可燃性のある電解液等を用いる電池において、電池の破損につながる電池の置かれた環境データ（加速度等）を入力装置のセンサにより検知し、１０４を用いる電池電極の導電性を減らすよう１０４を生成しないようにVGSを制御して、電池の保管時、破損時、又は破壊される前に、電極の導電性を下げ、電極由来の内部短絡を防ぐようにすることを提案する（図９、図１０）。
※図２のように、１０１にはボディB部分の１０８を定義できる。
※図１や図２の１０５は電気二重層を形成できてもよく、その場合には１０５の薄さは薄くできるうる。図面の１０１や１０１Pと、１０４、１０５のスケールと実物のスケールは一致するように記載していない。（模式図である。）
※MISFET :Metal-Insulator-Semiconductor FETの略。
※MISFETや電気二重層トランジスタでは、ゲート電極のキャパシタ部に電荷がチャージされる構成をとる。前記キャパシタ部の自己放電は少ないことが好ましい。ゲート漏れ電流 、リーク電流は少ないことが好ましい。

＜ゲート部の絶縁破壊＞
・導体素子のゲート部はキャパシタを構成するが、前記キャパシタの耐えられるVGSは限界があり（GS間の絶対最大定格電圧VGSA）、高電圧のVGSが印加された場合、ゲート部の絶縁が破壊される。
VGSAを超える電圧が１０６印加された場合、前記キャパシタ部分が破壊され、１０４を形成できなくなりうる。（図９のP2）
＜ゲート部の絶縁破壊を用いたヒューズ風の２端子型の導線＞
・一方本願の素子を図８の（B)のように２端子の電線１－２TERとして利用する場合、前記２端子に印加される電圧にはVGSAに起因する絶対最大定格値がある。
・１－２TERにVGSAを超える電圧が１０６に印加される時、キャパシタが破壊され１０４が消失して１０４を失った１－２TERの２端子間の導電性が低下することをヒューズのように利用できるかもしれない。
・１－２TERを導線１WIREとして複数直列に繋いだ電線を送電のネットワークに用いた時、落雷が落ちた際に落雷によって１０６がVGSAを超えるような高電圧が印加された場合に、導線内でキャパシタ部が破壊され、１０４がなくなり、１－２TERの導電性が低下することで、１－２TERの２端子の間で電流が流れにくくなり、１－２TERを複数含む電力網に大電流が流れ広がるのを防ぐ効果があるかもしれない。

＜導電率の視点＞
●導電率SIGMAは、SIGMA＝１／抵抗率RHO＝電荷ｑ×キャリア密度ｎ×キャリア移動度MUであって、キャリア密度ｎの増加した前記１０４は導電率SIGMAが増加しうる。
本願ではこのメカニズムで導体、半導体にキャリアを導入・注入し、前記密度ｎを増加させ、導電率を向上させた１０４を利用する導体素子１を提案する。
●なお導体の抵抗Rは、R＝抵抗率RHO×導体長さL／面積Aであり、物体の断面について、導電に寄与する面積Aが大きくできることが好ましい。
※キャリア密度ｎは無機材料のうち金属で１０の２２から２３乗、半導体で１０の１０から１７乗、絶縁体で１０の１から４乗とされる。
※化学ドープされた導電性高分子においても高いキャリア密度を持つものが存在する。
※本願では（化学ドープを行わなくとも、）移動度の高い有機半導体やＣＮＴ、グラフェン、グラファイト等炭素材料、あるいは鉄など資源量の多い材料を１０１として用い、電気二重層トランジスタによりキャリア密度を増加させ、ゲート電極の電圧を制御し導電性を制御できる、導体素子として用いることを提案する。
●電気二重層トランジスタにおいてキャリア密度ｎを１０の２０から２１乗以上にできるとすれば、移動度の高い有機半導体と掛け合わせることで導電性の高い導体素子１を形成しうるかもしれない。
・ＣＮＴ等炭素材料で移動度の高いことが期待できる炭素材料に関しても移動度の高さと電気二重層形成による高いキャリア密度を掛け合わせて良好な導体にできるかもしれない。
●また、図１１の１０１Pに１０１２を積層する構成では１０１２を薄い金属膜、１０１Pを導電性の炭素ベース材料からなる多孔質膜にでき、金属元素の利用料を減らしつつ金属膜１０１２にキャリア導入層１０４（及び１０４I）を形成して導電性を増減させることを提案する。

＜キャリア導入層１０４の面積を増加させる１０１P＞
●導体の抵抗Rは、R＝抵抗率RHO×導体長さL／導体面積Aであり、物体の断面について、導電に寄与する面積Aが大きくできることが好ましい。
・図１の（A)や図１１の（A)のように、平坦な１０１と１０５を持つ導体素子１の界面に形成される１０４はその厚さが１ｎｍ程度で薄い事が考えられ、導体の導電性を向上させるための１０４部分になる面積（先に述べた導体面積Ａ）が小さく、１０４を形成しても、意図したように導体素子の抵抗Ｒを低下できない問題があるかもしれない。
・そこで、図１１の（Ｂ)や（Ｃ）のように、
くし形状・ロッド・ピラー・多孔質の層を含む１０１Ｐを用い１０４を形成したり、
１０１Ｐの上に第２導電体１０１２の層を積層・堆積などさせて形成し、
１０１２にキャリア導入層１０４２を形成させることで、
図１１の（A)の平坦な１０１と１０５に生じる１０４の面積よりも広い導電の面積を持つ１０４や１０４２を得ることができ、
導体面積Ａ 面積を増やす事が可能になり、（導体の抵抗Rを減らすことができ）導体の導電性を向上できる。
（１０１Pを用いることで、電気二重層を形成できる導体の体積当たりの表面積を増加でき、キャリア導入層１０４や１０４２が形成される面積（導体面積Ａ）を増加できる。）
図１１の（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の素子の断面模式図を比較すると、（Ｂ）や（Ｃ）は１０４や１０４２が（Ａ）よりも広い面積としてとれる構成であるため、本願では図１１の（Ｂ）と（Ｃ）のような１０１Ｐを用いる構成が好ましく利用できる。
・さらに金属材料において、金属が腐食等しないようにする必要はあるが（特許文献１のように素材を保護層にて保護する必要はあるかもしれないが）、地球に遍在する鉄等（導線中の金属の使用量を減らし省資源・軽量化する意味でのアルミ二ウム・銅等を含む）の汎用金属を、多孔質な導電性のある炭素材料導体１０１Ｐの上に積層・堆積させた１０１２として、前記１０１２の表面に形成された電気二重層により、キャリア導入された１０４２を形成してよく、例えば多孔質電極内１０１Ｐに形成された１０４２により導体素子１を構成してもよい。

＜＜素子１の用途＞＞
●有機半導体や導電性高分子、炭素材料、鉄などの金属材料の膜において１０４を形成し二次電池の電極の導体部分やモータの導線部分に用いる事を提案する。
＜フィルム電極用途＞
●導体素子１をフィルム又はシートや箔の形態で用いる電極型の導体素子１ＦＩＬＭや二次電池の電極の導体部分、太陽電池や受光素子、発光素子等の半導体素子の導体部分や・ディスプレイ装置等コンピュータやロボット・車両・航空機・輸送機器等ハードウェアへの利用を提案する。
●図６に示すような１FILMを用いる、EAPを用いたアクチュエータ２ACTを提案する。
アクチュエータにおいても金属製電極の利用を減らし金属資源コストと重量を低下させることができるかもしれない。
人が装着するロボットスーツや宇宙服等において、二次電池やアクチュエータ・モータの重量を減らすことができれば、前記スーツが軽量になり、ヒトが持ち運びしやすくなるかもしれない。
＜導線用途＞
●導体素子１を図５のように導線型の素子１ＷＩＲＥとして、電線やモータの導線部分に用いる事を提案する。
前記導体素子１や１WIREは送配電網や空中のプラットフォーム、基地局、構造物の電力の内部配線、配電、送電用途も想定する。
●図５の構成では、導線の断面中心から１０６、１０５、１０４，１０１と配置されているが、この配置（１WIRE）を逆にした構成（１WIRE２）では前記断面中心から１０１，１０４，１０５、１０６と配置する事もできうる。
・図５において、導線中心の１０６をアルミなどの金属ファイバとカーボンベース導電材で複合素材のゲート電極を構成し、ゲート電極兼電線芯材として断面中心に配置し、１０６へ電圧を印加し帯電させ、それを取り囲む１０５と１０１の１０４にてキャパシタを形成して１０４を含む１０１（同軸ケーブルの外部導体部）を導線の導体部に用いる。
１WIREは１０６が導線として曲げなどの機械的な力に耐えるように、前記複合素材の、電荷を蓄える用途のゲート電極にできうる等の理由から、図５に記載の、複合材料化できる１０６を中心の芯の線とした、導線１WIREの構成を考案した。
・図５の１WIREは本願導体素子における導線の例の一つであって、本願の導線型の導体素子の形態は図５の例に限定されない。例えば1FILMを加工（パターニング・切断・エッチング）などして導線デバイスにしてもよい。

＜ゲート電極の導体素子１への内蔵の有無＞
本願では図８に記載の３端子及び２端子の素子が考えられた。
●本願の１WIREや１FILMではゲート電極１０６を用いる３端子型素子となる。
一方、例えば導電性フィルムや導線を繋ぎ合わせて長い配線を構成する用途への利用に関して、２端子の素子が考えられた。
・図８の（Ｂ）に２端子型の導体素子１（１－２ＴＥＲ）を記載した。
（１－２ＴＥＲは、導体素子１の導体１０１が半導体の場合、FETのソースとゲートを短絡した、所謂定電流ダイオードのように動作する。前記導体１０１が炭素系材料等の導体である場合も許容電流以上には流せない）
・U1はハイサイドスイッチ時に、Vccからゲート１０６を駆動するゲートドライバ部（抵抗などでもよい）である。SGとS間に抵抗があってもよい。Ｕ１はセンサやゲート駆動回路、制御部を含んでもよい。
・前記（B)の構成では、U1によりＶｃｃから１０６を駆動することが、電線同士を繋いで電位を印加した時に可能となりえて、１－２ＴＥＲを採用する導体素子は３端子型よりも導線や導電フィルム・シート・電極として取り扱いが簡単かもしれない。
・地上及び宇宙の太陽光発電所、宇宙構造物、宇宙ステーション等の大規模な太陽電池の発電部に用いる場合、１－３ＴＥＲではゲート電極を駆動する回路とその配線網を備えさせる事も想定されるが、前記１－２ＴＥＲではゲート電極への電圧印加は１ー２ＴＥＲで内部で行えるので大規模な太陽光発電システム・大規模な回路の構築をしやすくする。（太陽電池だけでなく、電子部品、電池、モータ、アクチュエータ、センサ等の電極や配線部に用いる導体素子１においても１－２ＴＥＲの利用が考えられる。）
・導体素子１はハイサイドスイッチでなくローサイドスイッチ型、あるいは一般的なトランジスタ部品の電気回路例と同じように運用されうる。（導体素子１はトランジスタでもある。）
・３端子型については、１０６にかける電圧ＶＧＳの大きさや、ＶＧＳの極性を変える事ができるメリットがある。
例えば図面に記載の熱電変換素子２TCEでは、ｎ型とｐ型の半導体部に個別に極性や大きさの異なってもよい電圧を印加でき、ｎ型・ｐ型材料が全く違う材料系で、ｐ型材料はキャリアが多く、ｎ型材料はキャリアが少ない場合で、キャリア密度に違いがあっても、ｎ型のゲート電極の電圧をｐ型のゲート電極の電圧よりも高くして、ｎ型部に人工的にキャリアを生じさせ、ｐ型に見合うキャリア量として、制御できるかもしれない。

＜熱電変換素子への利用＞
●キャリアが増加した前記１０４を用いる熱電変換素子２ＴＣＥが考案される。
本願導体素子１について、１がP型半導体・N型半導体であって、半導体の移動度を保ちつつキャリア密度がゲート電極を制御して増やせるならば、熱電変換素子にも利用できるかもしれない。図１１のように、Ｎ型とＰ型其々に対応するゲート電極１０６N、１０６NGと１０６P、１０６PGを備えさせ、１０６Nに電圧VGSN、１０６Pに電圧VGSPを其々印加できるため、Ｐ型部とＮ型部のキャリアを増大させた熱電変換素子となるかもしれない。また本願は炭素ベース材料、特に有機半導体や一部の無機半導体（特許文献１のような銅酸化物等無機半導体や、所謂ペロブスカイト太陽電池に用いられるペロブスカイト半導体含む）であってもキャリア密度を増やせるとすれば、特定の元素の資源面での制約がなくなり、資源量に限りない半導体材料を１０４（１０１）に用いる事で、熱電変換素子の大量生産が可能になるかもしれない。（公知の熱電変換素子では、Bi2Te3合金の利用が確認でき、Te等の資源量に限りのある元素を用いている。）熱電素子がウェアラブルデバイスから廃熱発電、人工衛星の物理電池、熱電池まで広く利用され、とくにウェアラブル用途で普及させる場合に、安価で大量に生産できる事は望ましいかもしれない。
＜導体素子１が半導体を用いる場合＞
１の１０１や１０１P、１０１２は、１０４・１０４２を形成させるときに、導体の１０１・１０１２のみならず、半導体としてふるまう組み合わせの材料部分１０１・１０１２を用いてよい。
例えば、１０１２が窒化アルミニウムAlN（他にシリコンカーバイトＳｉＣや窒化ガリウムＧａＮ、ダイヤモンドＣ、酸化チタンＴｉＯ２、酸化スズＳｎＯ２、酸化亜鉛ＺｎＯ、酸化インジウムスズＩＴＯ、酸化インジウムガリウム亜鉛ＩＧＺＯ）などバンドギャップＥｇの高い（日常生活では絶縁体ともとれる材料の）半導体層であって、（高いＥｇのAlNのような半導体）１０１２に１０４２を形成させて、ｎ型又はｐ型の半導体層１０４２として機能させてもよい。
前記１０４２を用いた半導体デバイスを構成してもよい。
前記１０４２を用いて電極や透明電極（太陽電池や発光素子、ＥＬ又は液晶のディスプレイデバイス含む）を構成してもよい。
１０１や１０１２はグラフェン、一部の有機半導体、前記ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＩＧＺＯは透明電極に用いられる材料を含む。
・１０１や１０１P及び１０１２は半導体や導体を含む。
例えば元素の周期表に記載される、第14族元素を含んでよく、前記第１４族元素はバンドギャップの高い材料としてダイヤモンドCを含んでよく、バンドギャップの低い半導体材料としてシリコンSiやゲルマニウムGeを含んでよく、導体の材料としてスズSnや鉛Pbも含んでよい。

＜＜本願の背景＞＞
●第１の理由は、電気自動車の需要の拡大による金属資源の高騰があり、銅の使用量を減らすためである。
※但し本願装置はアルミ二ウムや銅をメッシュ状に形成した電極にカーボン素材や導電性高分子を組み合わせたハイブリッド電極でもよい。本願は配線材料に用いる銅等金属を減らしたいという意図がある。本願は銅を使用しないという限定をしない。１０４を形成するために１０６にアルミニウムを含むゲート電極を使ってもよい。

●第２の理由は、宇宙空間で用いられる、大型の、装置・構造物・建造物の金属資源のリサイクル問題である。
発明者は特許文献２の特開2022-058853、又は該文献２に関連する特開2022-105726等で規模の大きい太陽電池や二次電池の配線・電極、または前記電子部品を含む航空機や宇宙機、人工衛星、構造物（軌道リング装置、軌道エレベータ装置）の開示をしている。
（特許文献２で主張される構造物や航空機は、電気自動車と同じく、電気式の航空機に搭載する二次電池、例えばリチウムイオン電池を含んでもよく、前記リチウムイオン電池は銅箔とアルミ箔を含んでいる。太陽電池についても、リチウムイオン電池ほどの電極の厚さではないが、金属電極が利用される）
・前記装置、前記構造物はミッション達成後に大気圏突入で焼却される見通しで提案されている。その装置・構造物に有限資源の銅等を搭載している場合、大気圏突入後は地球のどこか、海などに向けて焼却しながら落下する行くことになる。海洋などに銅を含む焼却後の残りが落ちて混ざり沈んで拡散してしまうと、（地上における家電製品から銅をリサイクルするような）銅資源の回収が困難である。地上から打ち上げられた金属元素が地上に落ちるときに拡散して稀薄化し再利用・資源回収が困難になる恐れがある。
・宇宙空間で大型の構造物が耐用年数を過ぎ交換が必要な場合、低コストな宇宙と地上の間での輸送手段（所謂軌道エレベータ等）にて更新用の部品をやり取りできれば好ましい。
（金属原子が含まれなくとも、構造物が、例えばSOｘの発生に繋がる硫黄を含んでおり、大気圏突入時に大量の硫黄がＳＯｘになり環境への負荷が高くなる恐れがあるかもしれない。好ましくは、所謂軌道エレベータ等で更新する部品をやり取りできればおおいに好ましい。）
・しかし、大規模構造物が事故に遭って地上に燃焼落下する時や、軌道エレベータなどの手段を用いても、規模の大きい構造物から人手やロボットを用いて回収する労力を減らしたい時に備えて、構造物を一度に（地上においてビルを爆破し解体するように）軌道から除いて大気圏突入によって焼却したい（又は事故の結果、焼却されてしまう）場合もあるかもしれない。
・その時、航空機や構造物内部の金属や希少元素を含む資源が地上に拡散してしまう恐れがあり、それを繰り返していくと将来には宇宙空間での大規模構造物の建造と利用が持続可能にならないかもしれない（持続可能な開発につながらないかもしれない）。

●第３の理由はロボット用の省資源なアクチュエータ用途である。
・電気自動車では機器の内、二次電池の割合が多い。車両や無人航空機、人型や多脚型を含むロボットのうち、輸送機器のように充電後の移動距離が長いロボットは、電池に使われている金属資源が多いかもしれない。
・他方、電力網に接続され給電を受ける、移動距離の短い人型・多脚型等ロボットは二次電池・蓄電装置の容量を減らせる分、動作用のモータやアクチュエータ（人工筋肉、非特許文献１に記載の誘電体エラストマー利用のアクチュエータ含む）及び配線材料が製品占めるコストの割合が高くなると考えられる。前記モータ・アクチュエータや配電素材の銅等資源利用を低減できれば、金属資源の制約が少なくなり、ロボット製品の普及に寄与するかもしれないと考えた。
・またロボットやロボットスーツ類の電池やモータを軽量化することも必要であると考えている。

●第４の理由は軽量なアクチュエータ、配線材料用途である。
上記３つの理由で述べた用途で、銅配線（及びアルミ二ウム配線）を炭素含有の材料に出来るならば、モーター、アクチュエータ、電池の配線部材の軽量化に繋がるかもしれない。
●例えばモバイルコンピュータやドローンなどに用いるリチウムイオンポリマー電池は、分解すると、電池の多くを占める金属の部材は活物質を塗布したアルミ二ウム電極と銅電極であることが確認できる。そこで金属使用量を減らせるならば電池や車両、飛行機、ロボットの重量低減・コストダウンに繋がると考えた。
●本願は軽量な電線、モータ、電池を構成すること意図している。
それらモータや電池を用いる各種機械・装置（電気自動車や電気式の航空機、ドローンなど輸送機器、電気式の農機具や船舶などの産業用機械、プリンタや加工機等の事務用・産業用機械、冷蔵庫、洗濯機や持ち運び式・電池式掃除機等の家電瀬品、電線、モバイルコンピュータ、ウェアラブルデバイス用に、本願は利用されうる。

上記４つの理由・観点から、
配線材料、配線部品、電極の金属使用量の低減が課題であり、本願ではその解決のため、通常は（金属材料ほどには）導電性に優れないカーボン材料や有機系の導電材料に、電気二重層トランジスタのキャリアを増加させるメカニズムを利用できるよう、電界効果を生じさせる手段を配線材料や電極に搭載するアイデアを提案する。また前記手段を持ちいたモータ・アクチュエータ・電子部品、電極・電池電極・電池についても提案する。
安全な装置やシステムのために、本願では、元素の量の制限が少ないと思われる炭素ベースの導電材料に、導電性を向上させる仕組み備えさせることを提案し、前記仕組みを用い、危険を察知して電子部品や電池内の導電性を変えるシステム３（３．３ＷＩＲＥ、３BATT)を提案する。
＜備考＞
・発明者は短期的には、銅等の装置・構造物で宇宙開発が行われても問題はないと考えている。また導電性だけでなく、機械的な材料の性質や、各種性能面で銅等金属でなければいけない装置には前記金属が利用されるべきである。ただ、長期的には、人類が宇宙に進出するようになり、宇宙で活動する想定をすると、地球の銅資源（有限の資源）をリサイクルしにくい状態で地球に再突入させ、ばらまいてしまう事は好ましくないかもしれないと考え、前記素子１を提案する。
・資源の豊富さでみても、地球や地球近傍の衛星や惑星（金星や火星）には炭素があり、それらは本願で利用したい炭素ベースの導電性材料の基になる。（CのほかにシリコンSiについても本願方法で導体素子は形成できるかもしれない。SiはSiO2の形で月面にて確認されている。）
・そこで、本願では炭素をベースにする炭素系材料や有機半導体、導電性高分子の導電率を向上させ二次電池やモータ用に用いるために、（実証はできていないものの）、電気二重層トランジスタの１０４部分を前記二次電池の銅電極箔やモータの導線部に用いようとした。
・本願導体１０１は炭素ベースの導体（グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブを含み、有機半導体、導電性高分子を含み、無機半導体、無機導体、鉄等の金属を含んでよい。）

＜＜実施例・想定例＞＞
＜エネルギー密度の高い電池＞
本願導体素子を箔状の素子して、二次電池の用いるときは、イオン液体を含むリチウムイオン電池や、イオン液体のもつ広い電位の窓を用いたリチウムイオン電池より高い起電力の二次電池デバイスも想定する。

●例えば、カチオンのリチウムイオンが移動するリチウムイオン電池に対し、アニオンのフッ化物イオンが移動するフッ化物イオン電池、フッ化物シャトル電池 (fluoride shuttle battery：FSB) が公知である。フッ化物イオン電池の文献として特許文献３が挙げられる。
●特許文献３の段落[0041]から段落[0057]には、フッ化物イオン電池（1次電池、２次電池であってよい）の構成要素が記載されている。前記FSBは正極活物質層の集電を行う正極集電体、および、負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。集電体の形状としては、例えば、箔状、メッシュ状、多孔質状等を挙げている。電解質層は液体電解液であってもよいとされる。
●本願では集電体（負極集電体・正極集電体である２０１NEC・２０１PEC）はキャリア導入された１０４を含む１０１の上に層として形成できる。
１０１が炭素材料であるとき、201NEC・201PECの１０４に近い部分（１０４に近い１０１に近い201NEC・201PECの領域）の導電性は、１０４がない場合よりも１０４がある本願構成は、集電体や電極の集電性能を向上できるかもしれない。

＜センサを含む電池と素子１＞
●特許文献４の電池を保護する素子としてPTCサーミスタの利用が公知である。
本願では電池に強い衝撃が加わる等の入力を電池に備え付けたセンサがセンシングできる、
本願の導体素子１のゲート電極１０６を制御するセンサ３ＳＥＮとゲートドライバ３ＣＧＡＴＥとコントロール部・制御部３Ｃを含む電池デバイスを提案する。

・エネルギー密度の高い（又は出力密度の高い）電池は、事故などで串刺しになる（電池内部で折れ曲がってセパレータなどが破損する）などして破損するときに、内部の電極が短絡を起こして、（内部短絡を起こして、）電池の蓄えたエネルギーが解放され爆発・燃焼などしやすいはずである。
・そこで本願では電池がNailなどで串刺しにされるなど、内部短絡した場合に、図９や図１０のような安全機構を提案する。
・前記事故前記電池が破壊される事故（電池の串刺し、車載電池の３ＢＡＴＴが交通事故により衝突・破壊される、３ＢＡＴＴを搭載する航空機が墜落する等）の予兆（衝撃・加速度の変化、飛行高度の変化、速度変化、電池のふくらみや電池を取り囲む他の部材の変形による電池のひずみ、衝突音など音の変化、電池等保護対象に超音波探針・エコーさせたときの音変化・異常検知、においの変化、化学物質を検出するセンサ、カメラでとらえた電池に迫る脅威、気圧・圧力変化、温度変化）をコントロール部・制御部のセンサにより検知し、本願導体素子１のゲートをオフにする動作を行い、電池の内部電極の導電性を下げることで、導電性が高い状態の内部正極負極の電極が内部短絡し、急速放電して発火する等の事故を防ぐ。

・車載電池や航空機等の輸送機器の電池であって、電池に備えた前記制御部が前記輸送機器に搭載された自動車コンピュータC1と前記C1に搭載されたカメラが輸送機器の外界の危険（カメラにて自機に衝突しそうな物体）を検知し、Ｃ１は信号の通信経路を経緯させて、電池のコントローラ３CBATTに制御信号を伝達する。そして３CBATTは受け取った信号・データに応じて、記憶された手続きに従いゲートドライバ回路３CGATEを制御し、３CGATEから２BATTの１０６に印加される電圧VGSを変動させ、導体素子のゲート電極を制御してよい。そして１０６の電圧制御により１０１の１０４を減少またはなくしたり、１０４Iを生じさせ、２BATTの内部電極の導電性を低下させて良い。

＜センサにより導電性を制御される導体素子１＞
電池の形態にかかわらず、電気用の導線や、シート・フィルム・箔の電極の形態であっても、前記のセンサ・入力装置により検知し、その結果にしたがって制御部でゲート電極のVGSを制御してもよい。
・モータ（アクチュエータ）に加速度センサや速度を検出する速度計をセンサとして取り付けて、前記導体素子１を用いるモータが規定速度以上の速度域にある場合や、規定以上の加速度で加速していることを前記制御部に接続された前記センサにて検知し、前記制御部からゲート電極１０６を制御してキャパシタをオフにし、導電性を下げてモータの動作を増速させないように仕向けてもよい。
・ロボットスーツに用いられうる、アクチュエータの場合もセンサと制御部を用いてよい。
・外部からの無線通信の入力結果に応じて導体素子のゲート電極を制御してよい。

＜電気・電力の用途、信号用途＞
・本願により構成されうる導線デバイスは電気電力の送電用途を想定した。信号用途への利用は否定しない。
・大規模でもよい建造物や構造物（宇宙構造物、ビルやトンネル、道路等の構造物・建造物）の各部の経年劣化や置かれている環境をセンシングのために、センサやセンサの信号を検出する配線用に本願の導体素子１を用いてよい。
・温度センサやカメラを含むセンサ又は入力装置を稼働させたり、モータやブザーを含む出力装置を稼働させるための信号や電気電力の配線に前記素子１を用いてよい。

特開２０２２－０１３０８９号公報 特開２０２２－０５８８５３号公報 特許６３１３３４５号公報 特許３０３５６７７号公報

「DEA - Dielectric Elastomer Actuator 」、早稲田大学 基幹理工学部 機械科学・航空学科 川本研究室、www. kawamoto.mech.waseda.ac.jp/kawa/researches/actuator.html、インターネット、令和４年７月１３日閲覧 「DCモータとは？その特徴や仕組みを紹介」、jp.aspina-group. com/ja/learning-zone/columns/what-is/001/、シナノケンシ株式会社、インターネット、令和４年7月１７日閲覧

＜課題＞
導電材料のキャリア密度を増加させ、導電性を向上させることである。また導電性の制御できること、センサによる測定結果を起点として前記制御を行い導電性の制御できるデバイスを構築すること、安全なデバイス、安全な電池を提供することも課題であった。

・宇宙機、電気航空機、電気自動車、電気式輸送機器において、二次電池の電極材の金属使用量の低減が課題であった。モータの金属使用料低減も必要であると考えた。
・二次電池やモータ等に用いられる資源量の限られた金属箔・金属線等の配線材料の代わりになる、炭素ベースの導体配線、あるいは金属材料を減らしうる導体配線を考案する事が必要であった。
・共有結合性の炭素をベースにするグラフェンやカーボンナノチューブなど炭素材料あるいは炭素繊維、有機半導体・導電性高分子・塗布により作製できる有機又は無機の半導体では、金属導体のキャリア密度よりも低い場合があって、キャリア密度ｎの増加を行う必要があった。
・共有結合を多く含むカーボンナノチューブ・グラフェンや、有機半導体・導電性高分子等の炭素ベース配線材料は、キャリア移動度が高くともキャリア導入・注入・ドーピングしにくい等で、キャリア密度ｎが金属よりも低くなりがちであった。また、炭素ベース配線材料がドーピングで分子骨格をイオン化され不安定になる、或いはドーピングにより移動度の低下も起きる事も否定しない。そこで移動度が高いままキャリア密度ｎを増加させたいと考えた。

＜解決手段＞
電気二重層トランジスタにおける導電材料１０１のキャリア注入が行われた部分１０４を用いて化学電池・物理電池を含む電池や電子部品、導線、アクチュエータ・モータ等の導電素材・導体素子１の部分に利用する。
（前記導体素子１を用いて、車両、輸送機器、航空機、ロボット、もしくは電池やモータを使う家電製品、製品、部品に用いて、導体の重量やコストを低減させる）

●本願では電気二重層トランジスタの基板部の１０４へのキャリア注入を用いて、キャリア導入・キャリア注入された前記１０４を持つ、導電性高分子や有機半導体や無機半導体あるいは導電性の炭素材料、導電性材料でできた導体材料・配線材料・導体素子を提案する。そして１０４を用いた前記配線材料による二次電池、モータ、アクチュエータ、電子部品を提案する。
●本願では、導体（及び半導体）であって、移動度は高くともドーピング困難・キャリア密度向上に限界がある半導体・導体材料に電界効果によりキャリア注入させることで、高い移動度を保ちつつ、キャリア密度ｎを増加させる。
またその結果、キャリア密度ｎの増減を１０６にて制御可能になり、二次電池においては電池の充放電時はキャリア密度ｎを増加させ、電池保管時・電池利用無時はキャリア密度ｎを低下させるよう、ゲート電極を用いて制御可能となり、保管時においては電極の導電性が低いことにより二次電池内で電極のショートが起きても、電極の抵抗値が高いことでショート時に大電流が流れることを防ぎ、電池の発火事故を防ぐことにつなげる。（図９，図１０）

＜電極抵抗を制御することによる短絡防止可能な電池デバイス＞
●リチウムイオン電池は、過充電、外部短絡、内部短絡により破壊されうる。
・特許文献４は、リチウムイオン電池について、安全素子付き二次電池とする構成に関する特許である。特許文献４では前記安全素子としてＰＴＣ素子を用い、過充電に対し安全性を確保する。
・内部短絡の例は外部衝撃による電池内部構造の破壊・短絡である。正極と負極が内部で接触し、大電流が流れショートし、電解液や活物質が反応性が高い場合には燃える・爆発するなどの現象が起きる。
・内部短絡はほかにも電池の充放電時に電極・電解質・電解液・活物質由来の金属が析出しセパレータを通り抜けて短絡する場合や、セパレータ・電極などの製造時の不良、異物・不純物混入がある。
●本願の正極と負極の電極同地が電池内部で短絡した場合を、電池内部に金属釘T1を串刺した図として図９に記す。
前記串刺しの場合、ゲート電極１０６の電荷が他の電極へ流れ、１０６と１０４に蓄えられた電荷がなくなり、１０４がなくなることで、１０４よりも導電性が低下した１０１になり、１０１が導電性が低い場合には１０１を用いる正極・負極の導電性が低くなり、正極負極の１０１同士が内部短絡しても、１０１の導電性が低いために急速な内部短絡時の放電が起きにくくできるかもしれない。

●前記串刺しとなる前に、電池にセンサ、例えば加速度センサを備えさせ、電池に印加される加速度の変化や温度変化、気圧変化（及びセンサ測定値から推測される高度等使用条件の変化）に応じて、ゲート電圧VGSを変えて、電池の電極の伝導性を低下させるよう導体素子を制御し、内部短絡に備えてよい。
●電池を搭載した電気式航空機や電気自動車等が事故（交通事故など）にあって、
電池が外部衝撃破壊される事による電池が内部短絡を防ぐため、
電池に備え付けたセンサ装置（加速度、温度、気圧、湿度、特殊なにおい、火気のにおい等）が、電池の内部短絡を避けたい場合の環境値、又はセンサの値（測定結果）になっている時、
ゲート１０６の電圧VGSを変えて、VGSを印加しないように制御し、
１０４のキャリア導入層を導入されていない状態にさせ、
その結果１０４を含んでいた１０１の電気伝導性、
導電性を低下させる事を、本願では考案として開示する。
前記導電性が低下した、電池内の、正極の１０１と負極の１０１が内部短絡しても、
１０１の導電性が低いことにより急激な内部短絡電流の発生を防ぎ、
内部短絡による加熱、燃焼、爆発を防ぐ事を意図している。

ゲート電圧VGSをゲート１０６とソースの間に印加し、１０４のキャリア密度を増加させ、導電率を向上させる。その結果導体１０１に１０４を形成可能な、導体であってトランジスタである、導体素子１を構成する。
前記電圧VGSを変えることにより、導電性を制御でき、例えば、二次電池の利用時はVGSを印加し、電極を導通可能にさせ二次電池の充放電を行い、二次電池を利用しないとき又は保管時は、VGSの印加を止め、VGSの電位をリセット又は制御し、キャリア密度ｎを減らし、導電率を下げることで、電極間ショート時の反応や発火、発熱を低減できるかもしれない。（本願は実証が必要である。）

・また電位の窓の広いイオン液体を用いるため、電位の高くとれる酸化還元反応・電気化学反応を用いる電池についても利用できるかもしれない。
・銅やアルミよりも軽い炭素ベースの導電性素材の導電率を向上させ、二次電池やモータの配線部に用いることにつながれば、ロボットスーツ・宇宙服（含むウェアラブデバイス）、電気自動車や電気航空機の軽量化と、省資源化に繋がる。

・従来の電気二重層により形成されるキャリア導入層１０４（チャネル１０４）が１ｎｍクラスと薄いので導体になる面積が小さい問題があるかもしれないが、
図１１のように、多孔質層でもよい１０１Ｐを用いることで１０４を形成したり、１０１Ｐに第２導電体１０１２を形成し１０１２にキャリア導入層１０４２を形成し、面積を増やす事が可能になり導体の導電性を向上できる。（導体の体積当たりの表面積を増加できる。）

・電気二重層トランジスタの、層が薄く面積の稼げない１０４の問題があるが、本願では１０１Ｐを用いることで１０４の面積を大きくでき、導体素子１の導電性の向上を図る。

・また１０４でなく１０４Ｉが生じる場合には、１０４を形成させた導電性の良い状態から電極の電圧ＶＧＳの極性を入れ替えて１０４Ｉを生じさせるＶＧＳを印加して１０４Ｉを生じさせ、導体素子１の導電性を導体の素の状態よりも下げうる。

なお、多孔質の場合、キャパシタを充電するための時間が増える恐れは残っている。本願素子１は望みの動作モードにするために、電気二重層を含むキャパシタ部を充放電させるための充放電時間が必要である。

電気二重層トランジスタ（A）と本願装置（B）の説明図。 外部回路EXC1と導体素子１の電気回路の接続図。 LiPo電池の活性層付き銅箔を本願の１で行おう場合の説明図（フィルム・シート・箔の形状の導体素子１FILMの説明図） 本願導体素子を利用する電池２ＢＡＴＴの例。 本願を利用する導線２WIREの例。（モータ用コイルを含む）（同軸ケーブル様のケーブルの銅芯線部分をゲート電極１０６とし、１０６を１０５で覆い、１０５を外周を筒状の１０１で覆い、１０６にゲート電圧VGS（VG)が印加された時１０１に１０４が生じさせようとする導線型導体素子２WIREである。）（図５の１０６から１０４ｍ１０１までの配置を逆にしたものも考えられる。） 本願を利用するEAP（２０１EAP）を用いるアクチュエータの説明図（EAP：エレクトロアクティブポリマー。図６の構成はEAPを圧電素子とするピエゾアクチュエータにも転用されうる。図６の構成に図５のコイル２COILにて磁場を生じさせて磁歪材料に印加する構成の磁歪素子も考えられる。） 本願を利用する光電変換素子及び熱電変換素子の説明図。（本願を利用する太陽電池デバイス（２PV）とLED・レーザーダイオード等発光素子の説明図。） 本願を利用する導体素子（３端子型１－３TERおよび２端子型１ー２TER）の説明図。 本願を利用する電池（２BATT）を金属釘（nail）により串刺した場合の短絡防止説明図。 ２BATTと保護用センサ3SENやゲートドライバ３CGATEと電池のコントローラ３CBATTを含めた電池又は電池デバイス・電池システムである３BATT。（電池の保管時にゲート電圧をなくす、又は、キャパシタ部の電荷を放電させるような制御をゲート１０６とその制御部３CBATTやゲート駆動部３CGATEが行ってもよい。） １０１と１０５の触れる界面が大きい場合の例。（図式化ため、平面の１０１ー１０５面と、くし形の１０１Pー１０５面を記載。また１０１Pの上に堆積させた１０１２を記載し、キャリア導入層１０４・１０４２も図示。）

＜導体素子構成の例＞
１について、１０１を有機半導体、導電性高分子、カーボン素材、グラフェン、カーボンナノチューブを含む炭素ベース素材で構成する。
１０５は絶縁体層である。イオン液体を含む多孔質のセパレータ層でもよい。
１０６はゲート電極である。
１０２や１０３は１０４を含む１０１においてキャリアにより電流が流れるソース・ドレインの部分である。
１０４は１０１に形成されたキャリア導入層である。（トランジスタのチャネル部である。）

＜界面の増加＞
・１０５と触れ合う１０１の１０４が形成される界面について注目する。
前記電気二重層の厚みは１ｎｍ程度である。
図１２の（A)のように、もし１０１と１０５の触れあう面が平坦ならば、１０１と１０５の境界に形成される１０４は１ｎｍ程度の平面の領域になるかもしれない。
そこで図１２の（B)のように１０１Pを用いれば、導体層１０１Ｐの全体積に対するイオン液体と触れる導体１０１・１０１Ｐの表面の割合を大きくでき、
（全体積に対する隙間も生じて、所謂多孔質膜１０１Ｐになり）、
ゲート１０６にＶＧＳを印加したときに、１０４の生じる面を増やし、
その結果１０１Ｐの１０４の導体としての面積（導体面積Ａ）が増え、
１０１Ｐに形成された１０４を含む導体素子１の導電性を向上させうる。
（１０１Ｐの利用により、前記面積Ａの増加でき、１０４形成による導電性の増加幅が大きく取れる。また１０４Ｉ形成による導電性の低下できる場合は低下幅を大きく取れうる。）
・１０１Pは１０１がくし形、ピラー又は多孔質の電極・導体材料であるときの１０１部分である。
・図１２の（C)のように、１０１や１０１Pの表面に第２の導体１０１２を積層してもよい。１０１２は鉄など金属でもよいし、Si等半導体や導体になる無機材料でもよいし、炭素ベースの導体材料でもよい。１０１２の厚さは数ナノメートルクラスの厚さでもよい。
・１０１２を用い、ゲート１０６にＶＧＳを印加することにより形成されたキャリア導入層１０４２や１０４２Ｉを用いてよい。
（第２の導体１０１２は、１０１や１０１Pの表面に形成された導体物質でもよい。１０１２は１０１よりも薄くてもよい。）
●前記１０１Pを用い１０４、１０４２の生じる面を増やし、その結果１０４、１０４２の導体としての面積が増え、導電性を向上・導電性の制御幅の増大をさせうる構成は、本願の導体素子１、導線、コイル、モータ、導体のシート・フィルム・箔、電池、電子部品（光電変換素子、熱電変換素子）に用いてよい。

＜１０１の種類（キャリア種類や材料の相性）に応じたゲート電極の制御＞
１０６に印加するVGSの正負の極性や電圧の大きさに応じて、１０１の導電性を制御し、導線や電池・電子部品の導体となる導体素子を本願では主張する。
・電子が多数のキャリアである金属（鉄、銅、銀、金等）を１０１として用いる場合、１０１の表面にアニオンが配列するゲート電極の電圧印加時と、１０１の表面にカチオンが配列する電極の電圧印加時では、配列したイオンの正負極性により前記金属の導電性を増加または低下させる。金属の１０１の時に１０６に印加する電圧の大きさや極性によっては１０４と１０４Ｉが形成されうる。
・本願ではゲート電極により１０１・１０４の導電性を増加させ導体素子や電極電線に用いる視点と、高エネルギー電池を内部短絡から守るなどの目的で１０１の導電性を低下させる視点を持っており、１０４を形成したり、１０４をなくしたり、１０４Ｉを生じさせるような１０６への電圧印加を利用する。
・また素子1を構成する部材には化学反応・腐食・エッチングを起こす組み合わせあり、それが極性や電圧の大きさにより生じる場合、それを考慮してゲート電極を設定する。

＜＜導体素子１の製造の例＞＞
＜１FILMの製造＞
図３の導体素子１のフィルム又は箔１FILMの製造に関して考案する。
１．ゲート電極１０６の箔・フィルムを用意。
（金属メッシュに炭素材料を組み合わせてもよい）ゲート電極フィルム１０６を用いる。
２．１０６に１０５を塗布する。
１０５は１０６と１０４・１０１との接触を防ぐ絶縁のできるセパレータ機能付き層１０５SEPであってよく、電気二重層トランジスタを構成するための素材を含み、イオン液体を含ませる。
３．１０５塗布・製膜後に、１０１を塗布する。１０１は１０１Pを含んでよい。
（３－２．１０１Pを塗布し、製膜したのち、１０１P上に１０１２を形成してもよい。）
３A．１０６の層に１０５を塗布し、１０１や１０１Pを含むシートと張り合わせて良い。
３B．１０１の層に１０５を塗布し、１０６のシートと張り合わせて良い。
※１０１Pにイオン液体をしみこませる必要がある。

＜１WIREの製造＞
図５の導線１WIREの製造に関して考案する。
１．ゲート電線１０６を用意する。（電線１０６はアルミ二ウム等金属の細い線と炭素材料との複合素材でよく、１０６に機械的強度のある糸状素材を前記複合素材に含ませて用いてもよい。１０６は主に電気二重層を形成するキャパシタ部への電荷チャージ用の電極用線でありその目的を達しつつ、導線として必要な機会強度を持たせる目的で複数の素材を組み合わせてよい。）
２．１０６に１０５を塗布する。１０５は電気二重層を形成でき、セパレータ機能を持つ１０５SEPも含むことができる。
３．１０５塗布・製膜後に、１０１を塗布する。１０１は１０１Pを含んでよい。
（３－２．１０１Pを塗布し、製膜したのち、１０１P上に１０１２を形成してもよい）
※又は１０５塗布製膜後に１０１を１０５を取り囲むように配置できればよい。
例えば１０１のシート１０１又は細い線１０１等巻くことのできる材料で１０５が塗布された１０６を隙間なく巻いて覆えばよい。
（同軸ケーブルの外部導体の網組み銅線の細い導線が誘電体を取り囲むように巻くように配置されているように、１０５を１０１の線を用いて取り囲むように編んだり巻いてもよい。）
４．裸電線の１WIREとなる。
（４－２．１WIREを複数用い、より線にしてもよい。）
５．１WIREが絶縁電線である場合、絶縁用被覆１COVERを１０１の上に施す。複数の裸電線の１WIREを（よりをかけるなどしつつ）束ねたうえで、絶縁用被覆１COVERを施して絶縁電線としてもよい。

＜図１１に記載の１０１Pや１０１２を用いる導体素子１＞
本願を実施する場合、図１１の（A)の平坦な１０１を用いて平坦な１０４を用いる場合よりも、図１１に記載する（B)や（C）に形成される１０４や１０４２を用いる方が、単位体積当たりの１０４Aの表面積（導電面積A）を増加させ、導電素子１の導電性を向上できうるので１０１Pや１０１Pの１０４や１０４２を用いる事ができる。そこで本願の実施例では１０１Pが用いられてよい。

＜電極、電池、電子部品の場合＞
図１は電気二重層トランジスタ（A）と本願装置（B）の説明図で、図３は例としてLiPo電池等の活性層付き銅箔を、本願の１で行う場合の説明図である。（フィルム・シート・箔の形状の導体素子１FILMの説明図である。）
図４は本願導体素子１、１ＦＩＬＭを利用する電池２ＢＡＴＴの例である。

＜機械電気変換用途＞
図６は本願を利用するEAP（２０１EAP）を用いるアクチュエータの説明図であり、
図６の構成はEAPの代わりに圧電材料を用いるピエゾアクチュエータにも転用されうる。図６の構成では、EAPと１FILMの代わりに、磁歪材料と２COILにて磁場を生じさせて磁歪材料に印加する構成の磁歪素子も考えられる。
図６においては、縦変位型のピエゾアクチュエータの配線部やピエゾ素子の電極部に本願の１ＦＩＬＭ（及び１ＷＩＲＥ）を用いたピエゾ素子について、ピエゾ素子部をＥＡＰとした構成の素子２ＡＣＴである。
・ゲート駆動ラインAおよびBに２ACTーDRVからゲート駆動用の電圧を印加し、導電性を増加させた後、２ACTーDRVからEAP駆動用の電圧を印加しアクチュエータを動作させる。
・EAP駆動ラインAに接続された１FILMのアルファ（プラス電極）のソース部（又はゲート部）と、EAP駆動ラインBに接続された１FILMのベータ（マイナス電極）のソース部（又はゲート部）に、２ACTーDRVからEAP駆動電圧を印加し、EAPやピエゾの層を駆動する。
・図６の構成に含まれるEAPやピエゾを１FILMで挟んだ電気機械を行える素子は、アクチュエータとして動作させることもでき、ヒトやモノの動きなどによる機械的な力を受け取り発電したり、機械的力をセンシングするセンサに用いられうる。

＜光電変換、熱電変換の用途＞
図７は本願を利用する光電変換素子２PCE及び熱電変換素子２TCEの説明図である。本願を利用する太陽電池デバイス（２PV）とLED・レーザーダイオード等発光素子の説明図である。前記素子の電極や半導体部に本願の導体素子を用いる。

＜導線の場合＞
図５は本願を利用する導線２WIREの例である。導線を用いて構成できるモータ用コイル２COILを含む。同軸ケーブル様のケーブルの銅芯線部分をゲート電極１０６とし、１０６を１０５で覆い、１０５を外周を筒状の１０１で覆い、１０６にゲート電圧VGS（VG)が印加された時１０１に１０４が生じさせようとする導線型導体素子２WIREである。
（図５の１０６から１０４ｍ１０１までの配置を逆にしたものも考えられる。）

＜ゲート端子１０６及びその制御部の導電素子１への統合の有無＞
図８は本願を利用する導体素子（３端子型１－３TERおよび２端子型１ー２TER）の説明図である。本願は１－３ＴＥＲの端子の構成を用いるが、導線等で導体を直列につないで延長する場合は１－２ＴＥＲの構成を用いると、つなぐときに２端子素子の両端を繋いでいけばいいので、導体素子１による導体の延長が簡単になる。

本願導体素子１や１－２TERの形式は電線や導線(導線を用いるコイル・モータ含む）に用いることを想定する。
他には、一部の大面積・大規模な電極を展開するか素子内に格納する電子部品（太陽電池、LED、LD、OLED、デジタルサイネージ、液晶ディスプレイ、電池、コンデンサ・キャパシタ、圧電・磁歪・EAPアクチュエータ素子、微小電気機械システム素子・MEMS素子・NEMS素子、インクジェットヘッド、デジタルミラーデバイス、撮像素子、熱画像撮像素子、各種電気回路）に用いられてよい。

＜電池２BATTとしての利用＞
図３と図４に二次電池の場合の実施例を示す。リチウムイオンポリマーＬｉＰｏ電池では銅箔の裏表に活物質・正極剤を塗布している。本願ではゲート箔１０６を作りイオン液体を含ませうるセパレータ層１０５SEPを設けてその外側に電極層１０１・１０１Pを塗り、その外側に活物質２０１を塗る構成がある。
・前記ＬｉＰｏ電池において、ゲート素子にアルミニウムの金属や、その金属と他の材料との複合素材を用いる場合、銅などの炭素系素材より重く材料コストが高い金属を置き換える・削減するという用途も考えられる。
・例えばリチウムイオン電池のような銅の電極とアルミニウムの電極を用いる系で、正極に本願の導体素子を、負極にアルミ箔を用いることで、既存の正極に銅を用いる構成よりも銅の使用量を減らしつつ、正極の導電性を前記ゲートによりオンオフでき、保管時に正極のゲート１０６をオフにすることで、保管時の（低抵抗にされた正極と、既存のアルミ二ウム負極の接触ではアルミニウム側は低抵抗なものの、正極が高抵抗になるので内部短絡時に大電流が流れＬｉＰｏ電池が膨れたり発火爆発しにくいことを期待して）ショートによる発熱を防ぐことにつながり、電池の安全性を高めつつ、限られた金属元素の使用を低減につながるかもしれない。

＜センサや制御部を備えた電池システム３や３BATTの利用＞
図９は本願を利用する電池（２BATT）を金属釘（nail）により串刺した場合の短絡防止説明図、図１０は２BATTと保護用センサ3SENやゲートドライバ３CGATEと電池のコントローラ３CBATTを含めた３BATTとその保護機構の説明図である。
図１０は本願の導体素子１を電極の箔として電池電極に用い、
かつセンサ３SENと、電池のゲート１０６に接続されたゲートドライバ３CGATEを、
コントローラ３CBATTに接続しており、
前記コントローラ３CBATTは電池周辺の環境３BCEについて、
３SENを用いて３SENのセンサ種類に応じたセンサ値を測定して得て、
測定して得たセンサ値に応じて３CBATTは３CGATEを制御し、
３CGATEは２BATTの１０６のVGSを制御する。
３BATTは制御部３Cとセンサ３SEN（センサの具体例として３A、３T等）を用いて、
３BATTの２BATTの１０６を制御し、
２BATTが充放電を行わない時、又は保管時や、
２BATTが破壊され内部短絡が起きえるときに、
１０６に印加された電圧を制御し、
１０４を消失させたり、１０４Iを生じさせ、
２BATTの正極と負極の電極の抵抗値を高抵抗にさせ、
内部短絡時に正極と負極の間において、大電流を流れ難くして、
電池の破壊（発火・爆発）を防ぎ、電池を安全にする目的がある。

●本願は導体素子１により、銅を含む電池に比べ軽量で、金属元素に由来する資源の制約を無くし、又は、金属資源の使用量を減らし、電池の内部短絡に備える、軽量・安全な電池を提供しようとする。

●先に述べた３BATTはシステム３の実施例の一つである。
他の例として、本願明細書の「符号の説明」の部分において、＜加速度感知型素子＞と＜温度感知型素子＞の項目で記載するように、センサと導体素子１を用いるシステム３は、電池システム３BATTの形態だけでなく、電線のシステム３WIRE等の形態でも利用されうる。

＜絶縁体に近い１０１や１０１２の導体素子１への利用＞
・１０１２に、バンドギャップが広い等で通常は絶縁体に近いものとみなされる素材を用い、１０１２にキャリア導入された１０４２を形成し本願導体素子として利用してよい。
・紫外線LEDや深紫外 LED、あるいはそれらの放出する光子を上回る、高エネルギーのフォトンを放出する（バンドギャップが高く、通常絶縁体であるといえる）素材１０１や１０１２を本願で用いてよい。（窒化アルミニウムなど高いバンドギャップの半導体素子、あるいは絶縁体であっても１０１や１０１２に用いてよい。）

＜イオン液体・溶融塩＞
・本願の考案にあたり、イオン液体の試薬を個人で調達することに難があったため、本願はアイデアレベルの出願となっている。イオン液体は出願時点では容易に得られる物質ではなく、高価な場合がある。

＜請求の範囲について＞
●請求項１の発明は、
第１電極１０６と第２電極１０２の間に、
電圧VGSを印加する事により、
キャリア導入部１０４を、
材料部分１０１に形成させ、
前記キャリア導入部１０４を含む、
前記部分１０１の導電性を変化可能な、
導体素子であって、
前記部分１０１は、
多孔質膜である材料部分１０１P、
又は、前記材料部分１０１Pの全体積に対して、
隙間となる空間を持つ材料１０１Pであって、
前記導体素子の、前記部分１０１は、
電気二重層トランジスタの、チャネル部分を含み、
前記キャリア導入部１０４は前記チャネル部分を含んでおり、
前記導体素子の、前記第１電極１０６は、
電気二重層トランジスタの、ゲート電極１０６であって、
前記導体素子の、前記第２電極１０２は、
電気二重層トランジスタの、ソース電極１０２であって、
前記導体素子は前記ゲート電極１０６に印加される、
前記電圧VGSにより、
前記電気二重層トランジスタのイオン液体を含む絶縁体１０５と、
前記部分１０１と、前記ゲート電極１０６より構成されるキャパシタ部分が、
充電された特徴を持つ、導体素子。
●請求項２の発明は、
絶縁電線又は裸電線である導線であって、
前記導線の断面は、前記断面の中心から、
ゲート電極１０６として作動する内部導体部１０６と、
前記内部導体部１０６の周りを囲む前記絶縁体１０５と、
前記絶縁体１０５の外側を囲む外部導体になる前記部分１０１と、
を持つ、
又は、
前記導線の断面は、前記断面の中心から、
ゲート電極１０６として作動する外部導体部１０６と、
前記外部導体部１０６の周りを囲む前記絶縁体１０５と、
前記絶縁体１０５の外側を囲む内部導体になる前記部分１０１と、
を持つ、請求項１に記載の導体素子。
●請求項３の発明は、
請求項２の導体素子を導線に用いるコイル。
●請求項４の発明は、
シート状またはフィルム状または箔の形状である請求項１に記載の導体素子。
（フィルム又はシート形状の電極とした導体素子１）
●請求項５の発明は、
請求項４に記載の導体素子を、電池の正極または負極に用いた、電池。
●請求項６の発明は、
請求項５に記載の電池について、
前記導体素子のゲート電極１０６を制御する制御部３Ｃと、
ゲート電極を駆動する部分３ＣＧＡＴＥと、
前記制御部３Ｃの入力装置にセンサ３ＳＥＮを含む、電池。
●請求項７の発明は、
前記センサ３ＳＥＮに加速度センサ３Ａを含む、電池。

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。

本願の導体素子（素子１、素子１を含む部品２・製品２、センサを含む素子のシステム３）は、以下の意図や可能性を持っている。
１．電池の分野では、銅を含む電池に比べ軽量で、金属元素に由来する資源の制約をなくし、安全にした電池を提供する。
２．モータの分野では、軽量で、金属元素に由来する資源の制約を減らしたモータを提供する。
３．導線の分野では、軽量で、金属元素に由来する資源の制約を減らしたモータを提供４．する。
４．センサに関する分野では本願の導体素子１はセンサ（３SEN等と制御部など）により１の導電性をオンオフできるスイッチ部１になるかもしれない。前記スイッチ部の機能は１WIREや１FILM、１FILMを含む電池３BATTに利用されうる。

＜＜トランジスタ部分＞＞
１：導体素子。（半導体素子に限らないので導体素子と記載）
１０１：導体又は半導体。キャリアを伝導する素材部分。
（１０１はコンダクターとセミコンダクターを含む。）
１０２：ソース電極（S)。
１０３：ドレイン電極（D)。
１０４：キャリア導入層。（電界効果トランジスタのチャネル部１０４）（導電性増加型のキャリア導入層１０４）
１０５：絶縁体層。
※電界効果トランジスタの絶縁体層１０５でもよいし、溶融塩・イオン液体等の電気二重層の形成に用いることのできる絶縁体部分１０５（１０５はイオン液体を含むことのできる多孔質材料やセパレータでもよい。電気二重層を形成できる絶縁体層１０５でよい。
※本願では絶縁体・誘電体を用いる前記電界効果トランジスタのキャパシタ部分が電荷を１０１の１０４にためる事で１０４を含む１０１の導電性を増加させることを、半導体の１０１でなく、カーボーンベース素材の導体１０１にも適用する目的があって、具体的には、電界効果トランジスタのカテゴリ内の、電気二重層トランジスタの構成を用いる。
１０５SEP:セパレータにイオン液体を含ませるなどして物理的に内部短絡しないようセパレートしつつ、電気二重層形成に用いられる絶縁体層。（電気二重層の形成ができるセパレータ部）
１０６：ゲート電極（G)。
（１０７：保護層）
１０８：ボディ部（B)。（電界効果トランジスタ・MISFETのボディ端子部）
２０１：１０１に積層された層（電池の活物質の層や半導体素子の半導体層、EAP層等の或る機能を実現するための層・素材・構造を含んでよい。
１０４I：逆のキャリア導入層。（導電性を低下させる型のキャリア導入層１０４I）（導電性を低下させる種類のキャリアを導入する層１０４I）
２：導体素子１を用いた電子部品・導線・センサ・電気電子応用製品。
３：導体素子１や、素子１を用いた部品・製品２に、センサ３SENと制御部３C及びゲート駆動回路３CGATEを備えさせた、導体素子１の導電性をセンサ又は入力装置からの入力の結果に応じて増減させる機能を備えたシステム・装置。
＜図１１の説明＞
１０１P：１０１が、くし形・ピラー状・ロッド状・多孔質の層・膜・電極であるときの導体１０１の部分。（１０１Pは多孔質膜でもよい。）
・前記多孔質のイメージについては、色素増感太陽電池の半導体微粒子・粒子を焼結した多孔質膜や、固体酸化物形燃料電池の燃料極、乾電池を含む電池における電極の導体においてカーボンブラックなど導体の微粒子を塗布するなどして形成する多孔質な集電体や集電体を含む電極膜、あるいは電極１０１に成長又は堆積させたナノロッド構造・ピラー構造などである。
・例えば、１０１Pの空隙率・ポロシティは多孔質材料の場合に取りうる範囲内にあってよい。１０１Pは全容積に対する隙間空間の容積の割合がもとめられる層又は部分であってよい。１０１Pは所謂半導体や導体の単結晶の平面でできた１０１とは異なり、全容積に対し隙間の容積が存在する、ミクロ・ナノレベルでは平坦ではない、ミクロ・ナノレベルの空隙を多く持つ導体層・膜であってよい。スポンジのようなのミクロ・ナノレベルの隙間を持つ多孔質な膜でもよい。
１０１２：第２の１０１。
●１０１や１０１Pの表面に形成された導体物質１０１２でもよい。
１０１２は１０１よりも層の厚さが薄くてもよい。
１０１２が銅やアルミ二ウムであり、その厚さを薄くでき、１０１２を１０１に堆積させ、前記１０１をカーボン素材等の炭素ベースの素材にて形成できるとき、前記銅やアルミニウムの使用量を低減できうる。
１０４２：１０１２に形成されたキャリア導入層。導電性を向上させるためのキャリア導入層。
１０４２Ｉ：１０１２に形成された逆のキャリア導入層。（導電性を低下させる型のキャリア導入層１０４２I）（導電性を低下させる種類のキャリアを導入する層１０４２I）
＜＜電線・導線に関連するもの＞＞
１WIRE：導体素子を用いた導線。（導体素子による導線の例）
１COVER：配線部材の被覆層。
２COIL：１WIREからなるコイル。
２CORE：磁心。コイルのコア
２COREーMGS：磁歪素子の磁歪材料
２MOTO：モータ（２COILを用いる。）（モータの具体的な種類を限定しない場合。）
２MOTOーBLDC：ブラシレスDCモータ。
（例えば、ブラシレスDCモータのアウターロータ、インナーロータ型はコイル２COILをステータ側に固定でき、ステータに流す電流を制御してロータを回転させ、モータを駆動できる。非特許文献２の記事のように、ブラシレス方式では、モータの駆動回路は必要であるが、ステータのコイルに本願の素子１や２COILを用いることができうる。）
３C：ゲート制御部１０６やセンサと接続された制御部・コントローラ。
３SEN：センサ又は入力装置部。
３WIRE：３SENのセンサ測定値により１０６を制御する機構を加えた導線システム。
※１WIREが１－２TERの構成をとり、１WIREにセンサ３SENと制御部３Cを含む構成でもよい。１WIREに３SENとして温度測定センサ３Tや加速度センサ３Aが含まれてもよい。
＜＜2端子素子と3端子素子＞＞
１ー２TER：２端子の導体素子１。（ゲート１０６に関する端子が１の内部に組み込まれており、既存の電線を連結して延長して長い電線を構成するように、１－２TER型の１WIREを連結して利用できる。１－２TER型はゲート電極用の外部回路・配線が不要になる効果を持つ方式。）
U1：ゲートの制御部または駆動回路。（３Cや３SENや３CGATE等の３を構成するための部分を含んでもよい。）
１－３TER：３端子の導体素子１。（１０６を1の外部から制御できる方式。）
＜＜電極に関連するもの＞＞
１FILM：導体素子を用いたフィルム又は箔又はシート。（電極箔・フィルム電極）
※１FILMは図１の（A)や（B)を広い平面として用いて、ゲート電極の部分１つに対して１つの２０１を積層して利用できる片面電極タイプ１ＦＩＬＭの裏表どちらか片方が電極になるタイプ）と、
図３の（B)のように、ゲート電極の部分１つに対して２つの２０１を積層して利用できる両面電極タイプ（１ＦＩＬＭの裏表両方が電極になるタイプ）がある。
３C：ゲート制御部１０６やセンサと接続された制御部・コントローラ。
３SEN：センサ又は入力装置部。
３FILM：３SENのセンサ測定値により１０６を制御する機構を加えた電極システム、導電フィルム・導電箔・導電シートシステム。
２０１：１０４・１０１付近に積層された層。（電池の電極層や電池の活物質、半導体素子の電極層や活性層、電荷輸送のための層等を含んでよい。２０１は電極により制御され何らかの機能を起こす層でもよく、例えば液晶素子の電極に導体素子１FILMを用いる場合の液晶層２０１－LCでもよい。）
２０１－LC：液晶層
＜電極・電線を用いるアクチュエータ、変換器、機械電気変換素子＞
２０１EAP：EAPである２０１。
２ACT：アクチュエータ（EAPを用いたアクチュエータ含む。１FILMを用いてよい）。
２ACTS：２ACTを圧力検知用のセンサや、ヒトや物が動く機械的な力を電気力に変換する発電装置、機械電気変換器として用いる場合の素子。
２ＡＣＴ－ＥＸＣ：２ＡＣＴ駆動用の外部回路。（ゲート駆動部とＥＡＰやピエゾ素材など機能層を駆動するドライブ回路を分離して駆動させる場合）
２MOTT：モータ。電動機。
２MOTTG：電動機を用いる発電機、モータ型の機械電気変換器。
＜光電変換素子＞
２PCE（２PV）：光電変換素子。光半導体素子の例として太陽電池。（又はフォトダイオード、LED、OLED）
２PV-E：電極
２PV-HTM：ホールを輸送する層。
２PV-AL：活性層。
（受光素子では光を吸収し電荷分離する層、発光素子では光を放出する層でもよい）
２PV-ETM：電子を輸送する層。
２PV-TE：透明な電極。
１WIRE（バスバー配線部）：集電用の導体素子１、１ＷＩＲＥによる棒・線・板・シート・厚膜の部分。
＜熱電変換素子＞
２TCE：本願の導体素子１において、１０４部分にN型及びP型の半導体を用いる熱電変換素子
１０４N：キャリア導入されたｎ型半導体層、１０６N：１０４N用のゲート電極、
１０４P：キャリア導入されたｐ型半導体層、１０６P：１０４Ｐ用のゲート電極
１０５N、１０５P：キャリア導入手段としての電気二重層を生じさせるイオン液体による絶縁体層
１０６NGRID：１０６Nに電圧を印加する為の配電網
１０６PGRID：１０６Pに電圧を印加する為の配電網（１０６NGRIDと別の配電網）
（図１１ではN型半導体のゲート１０６Nには電圧VGN、P型半導体のゲート１０６Pには電圧VGPを印加できるように記載している。VGPはVGNと異なる電圧であり、前記２種類のゲートでは電圧の極性が違ってもよい。）
＜電池＞
２BATT：導体素子１を用いる電池。
１０４NE：負極の１FILMのキャリア導入層
１０６NE：負極の１FILMのゲート電極
１０１NE：負極の１FILMの導電体層
２０１NEC：負極集電体の２０１。
２０１NE：負極活物質層。
１０４PE：正極の１FILMのキャリア導入層
１０６PE：正極の１FILMのゲート電極
１０１PE：正極の１FILMの導電体層
２０１PEC：正極集電体の２０１。
２０１PE：正極活物質層。
２０１EC：電極集電体。
２０２：正極負極から電荷を取り出す端子部の想定例。
１０５、１０５SEP：１FILMの絶縁体層
２０５：電池のセパレータ。
２０５E：電池の電解液、電解質。
P1:106と104間のショートによる電気二重層の電荷消失領域
（前記ショートにより１０４が無くなるまたは１０４の電荷が低下して、１０４を含む１０１が電極として高抵抗になるエリア）
P2：ゲート１０６が絶縁破壊され短絡した場合に電荷が減少したエリア。
Nail・Spike：電池串刺し用の導体釘・金属釘
（電池内部の正極負極内部１０４と１０６が短絡した場合に生じる領域。）
（電池が衝突や衝撃、事故等を受けて、電池の構造が各電極が伸び・破れ・変形して、前記電極の接触が起きた時の短絡部を、前記釘の部分に見立ててもよい。）
＜図１０の説明＞
３BATT：２BATTにセンサ測定値により１０６を制御する機構を加えた電池システム。
３ＳＥＮ：導体素子１の導電性を制御するための周囲の環境からの情報を得るセンサ。測定手段。
３A：加速度センサ、ショックセンサ。
３S：ひずみセンサ（外部衝撃による電池変形を検知。電池に貼るひずみセンサの場合には電池・電池パックの膨れ等も検知）。
３K：接触センサ（電池へ向かう物体を接触検知する場合のセンサ）。
３T：PTC素子、温度センサ、温度測定手段。
３C：コントローラ、制御部、制御手段。
（コンピュータ等制御部とゲート駆動部を含んでいてもよい。）
３CBATT：電池コントローラ、３Cのうちの３CBATT。
３CGATE:ゲート１０６のコントローラ。３Cにより制御される。
３BC：電池の筐体、容器（電池システムを収めた容器）。
３ＢＣＥ：導体素子１を含む装置の周囲環境（図中では電池２ＢＡＴＴの周囲環境）。
３ＣＯＭＭ：３Ｃの通信装置、通信手段。他の通信装置と無線又は有線の通信が行えてよい。
Ｃ２：外部コンピュータ。３Ｃの通信装置３ＣＯＭＭとＣ２の通信装置を用いて、３Cと通信できる端末。
（C1によって３Cのゲート電極の制御方法・プログラム・アルゴリズム・制御用変数を通信によりやり取りし、変更・更新できてもよい。
他に、３BATTなどの３の保守点検時のために、３CにアクセスできるC2について、C2から３Cにゲート電極をオンまたはオフさせるよう命令したり、電圧値や極性を変えるように指令してもよい。）
Ｃ１：３ＢＡＴＴを利用するコンピュータ等。
・例えば自動車を制御する車載コンピュータC1であって、自動車の車載カメラCAMを接続して備え、CAMより外部環境を撮影し、C1と衝突しそうな自動車・衝突物の検知などを行う。C1は自動運転用の自動車の制御部C1でもよい。
（・電池を搭載する航空機などの輸送機械の制御コンピュータC1でもよい。航空機の場合、墜落前にセンサで墜落を察知し（または墜落をセンシングする測定手段を持ち墜落を察知して）、電池の抵抗を高抵抗にして、墜落時に電池ケースが破壊され正極負極が内部短絡し火災・爆発に至ることを防ぐ事につながりうる。）
C１の３CBATTが破損する恐れのある場合に、３BATTの３C（３CBATT)に電池の電極の導電性を低下させるためのゲート電極の電圧制御データ・指令を送り、電極が電導性を低くした状態になるよう制御する。
（C1と３BATTを含む自動車が衝突し３CBATTが破壊され、内部短絡が生じた時に、３BATTの電極の抵抗を増大させ、正負電極間の内部短絡により発火・爆発することを防ぐ）
C1SEN：C1のセンサ
CAM：C1のセンサとしてのカメラ
＜図１０の補足＞
・図１０の例は、導体素子１を用いる電池にセンサとコントローラを備えさせ、センサが測定した値に応じてゲート駆動回路をコントローラで制御して、ゲート１０６に印加された電圧を制御し、１０４や１０４２（及び１０１や１０１２の種類によっては１０４Iや１０４２I）を制御・形成し又は消失させ、
１０１や１０１Pの導電性を増減させ、導電性を低下させることが好ましい場合には導電性を低下させる構成であり、
前記構成は電池でなく、１FILMを用いた３FILMや、１WIREを用いた３WIREの構成においても用いることができる。
・電池の形態に限らず、広く、導体素子１を用いた電子部品２・電気電子製品２に３SETと３Cと３CGATEを用いてセンサにより制御できる３が利用されうる。前記３SENは公知の種類のセンサを用いてよい。
・例えば３ＳＥＮに、加速度センサ（３軸の加速度センサ）、磁気センサ、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、圧力センサ、ひずみセンサ、接触センサ・タッチセンサ、照度・光センサ、赤外線センサ、カメラ・スキャナ・撮像素子、においセンサ、火災センサ・煙センサ、音センサ、無線センサ（無線の受信機）を用いてよい。
・外部のコンピュータC2が無線又は有線による通信により、（３Cの通信装置３COMMを用いて）３Cにアクセスして導体素子１の導電性素子の制御のプログラム等・変数等を変更してもよい。
・また導体素子１のゲート１０６の電圧VGSを、外部のコンピュータC2が３Cの３COMMを介して無線又は有線による通信により制御できてもよい。
＜温度感知型素子＞
・例えば、３WIREは温度センサ３Tと制御部・ゲート駆動部を備えており、漏電火災時の熱又は漏電火災に至る前の発熱による温度上昇を、３ＷＩＲＥは３Ｔにて検知して、３WIREは温度上昇を検知し、導線の抵抗を増やす制御を行い、電流が流れにくくする形で火災を防ぐことが考えられるかもしれない。
建物火災時に、火元の部屋や区画に接続された配電網の３WIREは、火元の前記部屋等に電流を流れないように、ヒューズが切れるようにできるかもしれにない。（３WIREを温度上昇による抵抗増大型のヒューズ付き素子のように構成できるかもしれない）
＜加速度感知型素子＞
＜加速度センサ、制御部、ゲート部を用いて動く導体素子システム＞
・３BATTのみならず、３WIREや３FILMの３SENに加速度センサ（３軸の加速度センサでもよい）を搭載することで、加速度に応じて（重力加速度に応じて、又は重力加速度の向きを基準とした電線の傾きをセンシングして）３WIREや３FILMの導電性を増減させる制御部を持つ導体素子のシステムが構成されうる。
・電柱を用いて水平又はたるむ形で電線を架線として張り巡らせ配電網・送電網が構築され電力の供給に用いられている。電車用途や電信電話用の電線も張り巡らされている。
上記の系（電線が地中化されておらず、空中にあって、切断されると垂れ下がる系）では、電柱を用いて架線された電線が台風・倒木等で切断され、重力に従って落ちて垂れ下がる光景が見られる。垂れ下がった導線は、通常、銅やアルミ二ウム部を持ち、前記金属部は垂れ下がるあるいは傾きによって導電性が変化することはなく、常に導体なので、垂れ下がった状態でも電気が流れうる。
・そこで、電線の垂れ下がり時に、加速度センサで垂れ下がりを検知し、導体の電導性を下げたり、センサにより検知した異常を、導体システムの制御部３Ｃと外部のコンピュータC2間での通信により、前記Ｃ２に伝える、導線システム３WIREも検討できうる。
・本願構成の加速度センサ３Aを３SENに含む３WIREは電線の垂れ下がりを重力加速度や電線が切れて落下する又は垂れ下がる場合に加速度変化や垂れ下がり時の加速度を測定し、測定結果に応じて、ゲート電極１０６の電圧VGSを制御する。
・３軸の加速度センサで、加速度センサの測定値が垂れ下がった場合（電線が重力方向と同じ向きに垂れ下がっている時）の条件になっているかをセンサにより測定し、その結果垂れ下がっていると判定された場合に、ゲート１０６を制御し、１WIREや３WIREの導電性を低下させてもよい。
・又は導電１WIRE、３WIRE（及び１FILM、３ＦＩＬＭ）について、（加速度センサを用いた）傾きセンサを備えさせ、１WIRE、３WIRE（１FILM、３ＦＩＬＭ）の傾きに応じて導電性を増減させる制御をしてよい。

Claims (6)

1. 第１電極１０６と第２電極１０２の間に、
   電圧VGSを印加する事により、
   キャリア導入部１０４を、
   材料部分１０１に形成させ、
   前記キャリア導入部１０４を含む、
   前記部分１０１の導電性を変化可能な、
   導体素子であって、
   前記部分１０１は、
   多孔質膜である材料部分１０１P、
   又は、前記材料部分１０１Pの全体積に対して、
   隙間となる空間を持つ材料１０１Pであって、
   前記導体素子の、前記部分１０１は、
   電気二重層トランジスタの、チャネル部分を含み、
   前記キャリア導入部１０４は前記チャネル部分を含んでおり、
   前記導体素子の、前記第１電極１０６は、
   電気二重層トランジスタの、ゲート電極１０６であって、
   前記導体素子の、前記第２電極１０２は、
   電気二重層トランジスタの、ソース電極１０２であって、
   前記導体素子は前記ゲート電極１０６に印加される、
   前記電圧VGSにより、
   前記電気二重層トランジスタのイオン液体を含む絶縁体１０５と、
   前記部分１０１と、前記ゲート電極１０６より構成されるキャパシタ部分が、
   充電された特徴を持つ、導体素子。
2. 絶縁電線又は裸電線である導線であって、
   前記導線の断面は、前記断面の中心から、
   ゲート電極１０６として作動する内部導体部１０６と、
   前記内部導体部１０６の周りを囲む前記絶縁体１０５と、
   前記絶縁体１０５の外側を囲む外部導体になる前記部分１０１と、
   を持つ、
   又は、
   前記導線の断面は、前記断面の中心から、
   ゲート電極１０６として作動する外部導体部１０６と、
   前記外部導体部１０６の周りを囲む前記絶縁体１０５と、
   前記絶縁体１０５の外側を囲む内部導体になる前記部分１０１と、
   を持つ、請求項１に記載の導体素子。
3. 請求項２の導体素子を導線に用いたコイル。
4. シート状またはフィルム状または箔の形状である請求項１に記載の導体素子。
5. 請求項４に記載の導体素子を、電池の正極または負極に用いた、電池。
6. 請求項５に記載の電池について、
   前記導体素子のゲート電極１０６を制御する制御部３Ｃと、
   ゲート電極を駆動する部分３ＣＧＡＴＥと、
   前記制御部３Ｃの入力装置にセンサ３ＳＥＮを含む、電池。

Images