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量子トンネル複合材料（QTC）は、金属と非導電性エラストマーバインダーの複合材料で、圧力センサーとして使用されます。量子トンネル効果を利用しており、圧力がかかっていない状態では、導電性要素間の距離が離れすぎていて電気を伝導しません。圧力が加わると、導電性要素が接近し、電子が絶縁体をトンネル効果で通過できるようになります。古典的な電気抵抗は線形（距離に比例）であるのに対し、量子トンネル効果は距離の減少に伴って指数関数的に変化するため、古典的な（非量子的な）効果だけでは予想できないほど、その効果ははるかに顕著です。圧力がかかった状態とかかっていない状態の間で、抵抗が最大で10 12倍も変化する可能性があります。[ 1 ]
量子トンネル複合材料は、専門文献では導電性/半導体ポリマー複合材料[ 2 ] 、圧電抵抗センサ[ 3 ]、力感知抵抗器（FSR）[ 4 ]など、複数の名称で呼ばれています。ただし、場合によっては、力感知抵抗器は主にパーコレーション領域で動作する可能性があります。これは、複合材料の抵抗が、印加される応力または力の増加に伴って増加することを意味します。
QTCは、電気伝導性接着剤の開発方法を探していた技術者のDavid Lusseyによって1996年に発見されました。[ 5 ] Lusseyは、QTCの研究と利用に特化した企業であるPeratech Ltdを設立しました。Peratech Ltdや他の企業は、タッチ技術を向上させるために量子トンネル複合材料の開発に取り組んでいます。現在、QTCは高価であるため使用が制限されていますが、最終的にはこの技術が一般ユーザーに利用可能になると予想されています。量子トンネル複合材料は、弾性のあるゴムのような特性を持つポリマー複合材料（エラストマー）と金属粒子（ニッケル）の組み合わせです。センサーに空気ギャップがないため、接触点間の汚染や干渉は不可能です。また、接触点間のアーク放電や電気火花が発生する可能性もほとんどありません。QTCの非アクティブ状態では、導電性要素は互いに離れすぎていて電子電荷を通過できません。したがって、量子トンネル複合材料に圧力がかかっていないときは電流は流れません。 QTCの特徴は、シリコンで覆われた棘状の表面です。棘は実際には接触していませんが、QTCに力が加わると、棘が互いに近づき、高濃度の電子が一方の棘の先端からもう一方の棘の先端へと流れることで[量子]効果が発生します。力が取り除かれると電流は止まります。[ 6 ]
QTCにはさまざまな形状があり、それぞれの形状は異なる用途に使用されますが、変形時の抵抗変化は似ています。QTCピルは最も一般的に使用されているタイプのQTCです。ピルは圧力に敏感な可変抵抗器です。流れる電流の量は、加えられた圧力の量に指数関数的に比例します。QTCピルは、加えられた力に反応する入力センサーとして使用できます。これらのピルは、QTCシートよりも高い電流を制御するデバイスにも使用できます。QTCシートは、QTC材料の薄い層、導電性材料、およびプラスチック絶縁体の3つの層で構成されています。QTCシートは、高抵抗から低抵抗、またはその逆への素早い切り替えを可能にします。[ 7 ]
2008年2月、新たに設立されたQIO Systems Incは、Peratechとの契約により、QTC技術に基づく電子機器およびテキスタイルタッチパッドの知的財産権およびデザイン権の世界独占ライセンス[ 8 ]、ならびに消費者向けおよび商業用途向けのElekTex（QTCベース）テキスタイルタッチパッドの製造および販売権を取得しました[ 9 ] 。
QTCは、2012年にNASAのRobonautで指先の感度を実現するために使用されました。Robonautは生存し、宇宙から詳細なフィードバックを送信することができました。人間のようなロボットのセンサーは、物をどれくらいの強さでどこを握っているかを知ることができました。[ 10 ]
量子トンネル効果を持つ複合材料は比較的新しく、現在も研究開発が続けられています。QTCは衣類に組み込まれ、「スマート」なタッチ式メンブレン制御パネルとして活用されており、MP3プレーヤーや携帯電話などの電子機器を衣類内で操作できます。これにより、衣服を脱いだり留め具を開けたりすることなく機器を操作できるため、北極・南極探査や宇宙服といった過酷な気象条件や環境下でも標準的な機器を使用できるようになります。
QTCの考えられる用途は以下のとおりです。