关于纺织品有机电子设备的简单和可扩展的制作方法

这种图案化程序的总体目标是选择性地将有机电活性材料沉积在纺织品上，从而能够直接在服装上制造可穿戴有机电子设备。这种方法可以帮助回答可穿戴电子领域的一个关键问题，尤其是如何将电子产品与服装无缝集成以与人体高效交互。这种技术的主要优点源于纺织品的弹性能力，这使得这种纺织品在与皮肤紧密接触时可以舒适地穿着。

首先是这种方法的想法。当我们寻找一种非传统方式，以经济高效且行业可扩展的方式将有机电子与纺织品平台相结合时。这项技术的灵感来自古老的日本和服染色技术，我们将其应用于当今的微制造工具和环境。

首先，使用激光切割机将预先设计的电极图案切割成 125 微米厚的聚酰胺片，以形成掩模。然后取一张 300 微米厚的 100% 联锁针织涤纶织物，针织方向拉伸能力高达 50%将其固定在平坦、便携的表面上。在通风橱中，使用自动胶带流延工具以每分钟 6 米的速度在聚酰胺掩模上涂覆聚二甲基硅氧烷配方，湿膜厚度为 200 微米。

将织物轻轻地放在涂有 PDMS 的口罩上，让 PDMS 被织物结构吸收 10 分钟。对于热敏织物，将 PDMS 在 100 摄氏度下退火 10 分钟，或在 60 摄氏度下退火 20 分钟。在通风橱中，将 80 毫升 PEDOT：PSS 分散体、20 毫升乙二醇、40 微升 4-十二烷基苯磺酸和 1 毫升 3-甲基丙烯酸丙酯混合在一起。

然后将混合物放在磁力搅拌器上搅拌。将 PEDOT：PSS 混合物刷涂在遮蔽织物上，直到电极图案涂有每平方厘米约 1 毫升的混合物，并且看起来颜色均匀。PEDOT：PSS 的刷涂步骤是关键步骤。

图案的薄层电阻需要约为 230 欧姆平方。取下聚酰胺掩膜，然后在 110 摄氏度下固化电极图案 1 小时，或在 60 摄氏度下固化热敏织物 2 小时。要在纺织品上用 PEDOT：PSS 电极制造皮肤电极，首先制备由 60% 体积离子液体、35% 交联剂和 5% 光引发剂组成的凝胶混合物。

在通风橱中，用每平方厘米 20 微升的离子液体涂覆电极，然后通过滴铸添加每平方厘米 25 微升的凝胶混合物。将涂布的电极暴露在 365 纳米紫外光下 10 到 15 分钟，以使凝胶凝固并形成皮肤电极。要在纺织品上用 PEDOT：PSS 电极制造电容式传感器，请在通风橱中将 10 比 1 PDMS 配方应用于织物。

使用刮刀将 PDMS 配方均匀地涂抹在电极上，以去除任何多余的部分。根据织物的耐热性，将 PDMS 的绝缘层在高达 100 摄氏度的温度下退火至少 10 分钟，以形成电容式传感器。使用这种方法，在针织和机织纺织品上对 PEDOT：PSS 电极进行图案化。

针织涤纶的图案分辨率大于 1 毫米。在紧密编织或机织的纺织品上可以获得较窄的分辨率。针织物上的电极用作拉伸传感器，无需进一步修改。

当织物被拉伸时，导电纤维的扭曲会导致电阻率发生变化。有机电化学晶体管阵列被图案化到编织尼龙带上，这是一种可穿戴的汗液传感器，也没有进一步的修改。在凝胶中添加离子液体使电极能够用作可穿戴皮肤电极，用于电生理监测。

或者，添加绝缘 PDMS 层创建了电容传感器。触摸电极会导致电容变化，从而可以制造可穿戴键盘。与传统的固态电子设备相比，紧密贴合的纺织品与有机电极和软电极的结合提供了更好的与人体的交流渠道。

这种方法允许将来使用智能电子设备定制现有服装。然而，这项技术的关键点之一，在某些情况下是限制点是材料、有机材料的耐用性和可穿戴条件。