مارس 13, 2017
في هذه الورقة، ونحن نقدم بروتوكول لإيداع انتقائي المواد العضوية على المنسوجات، والذي يسمح لدمج المباشر من الأجهزة الإلكترونية العضوية مع الأجهزة القابلة للارتداء. الأجهزة ملفقة يمكن أن تكون متكاملة تماما في المنسوجات، واحترام مظهرهم الميكانيكية وتمكين قدرات الاستشعار.
الهدف العام من إجراء الزخرفة هذا هو إيداع المواد العضوية النشطة بالكهرباء بشكل انتقائي على المنسوجات ، مما يتيح تصنيع الأجهزة الإلكترونية العضوية القابلة للارتداء مباشرة على الملابس. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على سؤال رئيسي في مجال الإلكترونيات القابلة للارتداء ، خاصة كيفية دمج الإلكترونيات بسلاسة مع الملابس للتفاعل بكفاءة مع جسم الإنسان. تنبع الميزة الرئيسية لهذه التقنية من القدرة المرنة للمنسوجات ، والتي تسمح بارتداء هذه المنسوجات بشكل مريح عند التلامس الوثيق مع الجلد.
أولا فكرة عن هذه الطريقة. عندما نبحث عن طريقة غير تقليدية للجمع بين الإلكترونيات العضوية ومنصة المنسوجات بطريقة فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير في الصناعة. هذه التقنية مستوحاة من تقنية dying الكيمونو اليابانية القديمة ، والتي قمنا بتكييفها مع أدوات التصنيع الدقيقة والبيئة اليوم.
لبدء الإجراء ، استخدم قاطع ليزر لقطع نمط قطب كهربائي مصمم مسبقا إلى لوح بولي أميد بسمك 125 ميكرومتر لتشكيل قناع. ثم خذ ورقة بسمك 300 ميكرومتر من قماش البوليستر المتشابك بنسبة 100٪ مع قدرة تمدد اتجاه متماسكة تصل إلى 50٪ قم بتثبيتها على سطح مستو ومحمول. في غطاء الدخان ، استخدم أداة صب الشريط الأوتوماتيكية لطلاء قناع البولي أميد بتركيبة بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان بسرعة ستة أمتار في الدقيقة إلى سمك غشاء مبلل يبلغ 200 ميكرومتر.
ضع القماش برفق على القناع المطلي ب PDMS واترك PDMS يمتص في هيكل النسيج لمدة 10 دقائق. قم بتلدين PDMS عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق أو عند 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة للأقمشة الحساسة للحرارة. في غطاء الدخان ، اخلطي 80 مل من PEDOT: تشتت PSS ، و 20 مل من جلايكول الإيثيلين ، و 40 ميكرولتر من حمض 4-dodecylbenzenesulfonic ، ومليلتر واحد من 3-propylmethacrylate.
ثم ضعي الخليط للتحريك على محرك مغناطيسي. قم بتغطية خليط PEDOT: PSS بالفرشاة فوق القماش المقنع حتى يتم طلاء نمط القطب بحوالي ملليلتر واحد من الخليط لكل سنتيمتر مربع ويبدو موحدا في اللون. خطوة طلاء الفرشاة ل PEDOT: PSS هي الخطوة الحاسمة.
يجب أن تكون مقاومة الصفيحة للنمط حوالي 230 أوم مربع. قم بإزالة قناع البولي أميد ثم قم بمعالجة نمط القطب الكهربائي عند 110 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة أو عند 60 درجة مئوية لمدة ساعتين للأقمشة الحساسة للحرارة. لتصنيع أقطاب كهربائية جلدية من PEDOT: أقطاب PSS على المنسوجات ، قم أولا بإعداد خليط هلام يتكون من 60٪ من حيث الحجم السائل الأيوني ، و 35٪ عامل تشابك ، و 5٪ بادئ ضوئي.
في غطاء الدخان ، قم بتغطية الأقطاب الكهربائية ب 20 ميكرولتر لكل سنتيمتر مربع من السائل الأيوني ، ثم أضف 25 ميكرولتر لكل سنتيمتر مربع من خليط الهلام عن طريق الصب المتساقط. قم بتعريض الأقطاب الكهربائية المطلية لضوء الأشعة فوق البنفسجية 365 نانومتر لمدة 10 إلى 15 دقيقة لترسيخ الجل وتشكيل الأقطاب الكهربائية الجلدية. لتصنيع أجهزة استشعار سعوية من PEDOT: أقطاب PSS على المنسوجات ، في غطاء الدخان ، قم بتطبيق 10 إلى تركيبة PDMS واحدة على القماش.
استخدم ممسحة لتوزيع تركيبة PDMS بالتساوي على الأقطاب الكهربائية لإزالة أي فائض. قم بتلدين الطبقة العازلة ل PDMS عند درجة حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق على الأقل ، اعتمادا على تحمل حرارة النسيج ، لتشكيل المستشعرات السعوية. باستخدام هذه الطريقة ، تم تصميم أقطاب PEDOT: PSS على المنسوجات المحبوكة والمنسوجة.
دقة الزخرفة للبوليستر المحبوك أكبر من ملليمتر واحد. يمكن الحصول على دقة أضيق على المنسوجات المنسوجة أو المنسوجة بإحكام. تعمل الأقطاب الكهربائية المزخرفة على المنسوجات المحبوكة كمستشعرات تمدد دون مزيد من التعديلات.
عندما يتم شد النسيج ، يؤدي التواء الألياف الموصلة إلى تغيير في المقاومة. تم تصميم مجموعة ترانزستور كهروكيميائية عضوية على شريط نايلون منسوج ، ومستشعر عرق يمكن ارتداؤه ، أيضا دون مزيد من التعديلات. سمحت إضافة سائل أيوني في الجل للأقطاب الكهربائية بالعمل كأقطاب كهربائية جلدية يمكن ارتداؤها للمراقبة الكهربية الفسيولوجية.
بدلا من ذلك ، أدت إضافة طبقة PDMS العازلة إلى إنشاء مستشعرات مكثف. يؤدي لمس الأقطاب الكهربائية إلى تغيير السعة ، مما يسمح بتصنيع لوحة مفاتيح يمكن ارتداؤها. يوفر الجمع بين المنسوجات الضيقة والأقطاب الكهربائية العضوية والناعمة قناة اتصال محسنة مع جسم الإنسان مقارنة بالجهاز الإلكتروني التقليدي ذي الحالة الصلبة.
تسمح هذه الطريقة بالتخصيص المستقبلي للملابس الموجودة باستخدام الأجهزة الإلكترونية الذكية. ومع ذلك ، فإن إحدى النقاط الحاسمة وفي بعض الحالات المقيدة لهذه التكنولوجيا هي أن المواد والمواد العضوية' المتانة والظروف القابلة للارتداء.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
تقدم هذه الدراسة بروتوكولاً جديدًا للإيداع الانتقائي للمواد العضوية الكهروكيميائية على المنسوجات، مما يسهل دمج الأجهزة الإلكترونية العضوية القابلة للارتداء مباشرة في الملابس. تعمل هذه الطريقة على تعزيز التفاعل بين الإلكترونيات والجسم البشري مع الحفاظ على الراحة والسلامة الميكانيكية.
This method enables scalable integration of organic electronics into textiles, addressing a key challenge in wearable device development: achieving seamless electronic-textile interfaces without compromising comfort or mechanical properties. By adapting historical patterning techniques for modern micro-fabrication, it offers a cost-effective pathway for producing wearable sensors and electrodes directly on clothing. This supports early-stage discovery of bio-integrated systems where mechanical conformity and user compliance are critical for data fidelity and longitudinal monitoring.
The method fits within the discovery continuum from early biological hypothesis testing to preclinical validation, particularly for applications requiring longitudinal, ambulatory physiological monitoring where electrode-tissue interface stability is paramount.