Name: Una cámara 3D impreso para dispositivos optoelectrónicos orgánicos degradación pruebas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Aprende a construir una cámara ambiental impresa en 3D para caracterizar dispositivos optoelectrónicos orgánicos sensibles al aire. Este método permite ajustes rápidos y económicos para estudiar la degradación de dispositivos.

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Los autores reconocen Peter Jonosson y el centro de prensa nueva de Lyon para la impresión 3D de las cámaras. Esta investigación fue apoyada por 436100-2013 RGPIN ER15-11-123, el McMaster Decano de ingeniería licenciatura verano investigación Premio a la excelencia y el programa de oportunidades de investigación de pregrado.

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Los pasos críticos en recrear este experimento incluyen la impresión de las cámaras para evitar grietas, huecos o pobres características de relleno que pueden disminuir la WVTR, sellado de la cámara para evitar cualquier entrada de humedad y oxígeno apretando la abrazadera KF50 conseguir una completa estanqueidad entre las cámaras superior e inferior, mediante un epoxy de baja presión nominal de vacío alrededor de las clavijas de contacto o cualquier pasantes para evitar cualquier fuga y crear un sello entre la muestra y...

Dispositivos optoelectrónicos orgánicos y perovskita, células solares y diodos emisores de luz basados en moléculas orgánicas semiconductores π-conjugados y organometálicos de haluros son un creciente campo de investigación. Orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs) son ya un elemento tecnológico importante en la iluminación y muestra1, y photovoltaics orgánicos han comenzado a lograr eficiencias que los hacen competitivos con silicio amorfo2. El reciente adelanto rápido de dispositivos basados en la perovskita para absorber luz y emiten luz aplicaciones3,4,5 sugiere que dispositivos de bajo costo, fácilmente procesados están probables que pronto se encuentre generalizada implementación. Sin embargo, todas estas tecnologías sufren una sensibilidad a los contaminantes atmosféricos, particularmente la humedad y oxígeno, lo cual limita su vida efectiva6,7,8,9.
Para los investigadores estudiando estos sistemas, puede ser útil tener una cámara adaptable, fácil de usar, portable y reutilizable para proteger dichos materiales sensibles o exponerlos a contaminantes en una manera controlada10,11. Aunque es posible utilizar una guantera para la caracterización de dispositivos sensibles al aire, estos ambientes grandes, costosos y ubicación fija, inertes pueden ser incompatibles con la amplia gama de caracterización que se podrían necesitar. Para proporcionar un portátil alternativo, Reese et al. 10 propone una pequeña cámara de metal basado en una brida vacío estándar adecuada para la caracterización óptica y eléctrica de dispositivos orgánicos. Hemos adaptado este diseño, lo que es más barata y más versátil mediante el uso de 3D-impresión para producir los componentes de la cámara. El uso de la impresión en 3D, en lugar de mecanizado, permite ajustes rápidos, rentables a cambio de muestra o requisitos ambientales manteniendo la utilidad del diseño básico. En esta contribución, describir el procedimiento para hacer una cámara de esa y utilizarlo para extraer las características corriente-voltaje de un dispositivo de diodo orgánico.
Una buena encapsulación de orgánico y perovskita dispositivos deben tener WVTRs de 10-3 - 10-6 g/m2/día a largo plazo dispositivo estabilidad12,13, para poca entrada de agua en el aparato orgánico aún en muy duras condiciones. Esta cámara está diseñada para ser un entorno controlado para probar propósitos en lugar de un método de encapsulación o almacenamiento de información a largo plazo, los requisitos para una cámara eficaz no son tan estrictos. La cámara debe ser capaz de mantener las propiedades del dispositivo dentro de un plazo razonable para llevar a cabo experimentos de caracterización. El procedimiento de funcionamiento estándar de la utilización de PLA resulta en una cámara que puede utilizarse durante varios días o incluso semanas con un flujo de gas incorporado, sin pérdida significativa de las propiedades del dispositivo.
Cambiando los materiales, o incluso la forma y el tamaño del cuerpo de cámara pueden afectar drásticamente la penetración de los contaminantes del aire en la cámara. Por lo tanto, la penetración de humedad y oxígeno debe ser supervisados cuidadosamente para que cada diseño determinar la eficacia de la cámara. Adicionalmente a la fabricación de la cámara, describiremos un procedimiento simple para determinar la WVTR de la cámara utilizando un sensor de humedad disponible en el mercado, para establecer un calendario para el uso de la cámara de experimentación.
Una cámara sencilla pero versátil permite varios tipos de experimentos a realizar. Pueden actuar como ambientes de atmósfera inerte fuera de la guantera, conveniente para caracterización eléctrica y óptica a través de los puertos de paso eléctrico y ventanas. Su portabilidad le permite para ser utilizado con equipos estándar de caracterización eléctrica fuera del laboratorio donde se fabricaron, que es útil en pruebas de confiabilidad14 turnos o para obtener mediciones certificadas del dispositivo rendimiento15. Estas cámaras también son particularmente útiles para estudiar los efectos de la introducción de contaminantes para las pruebas de degradación controlada, con simples modificaciones. El uso de la impresión 3D permite una adaptabilidad rápida, significativa para cambiar configuraciones de dispositivo, tamaños, o requisitos de prueba.

<table><tbody><tr><td>IMPRESORA 3D DE ESCRITORIO ORION DELTA RTP</td><td>SeeMeCNC</td><td>87999</td><td>Conocido en Report As: Impresora 3D</td></tr><tr><td>1.75 mm PLA Filament</td><td>SeeMeCNC</td><td>50241</td><td>Known in Report As: PLA</td></tr><tr><td>Somos&reg; WaterShed XC 11122 cámara</td><td>Somos</td><td>impreso en Custom Prototypes, Toronto.</td><td>https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html Conocido en el informe como: Polímero resistente al agua</td></tr><tr><td>CURA</td><td>CURA</td><td></td><td>https://ultimaker.com/en/products/cura-software Conocido en el informe como: software de corte</td></tr><tr><td>Soldador con 600&deg; Punta F</td><td>Weller</td><td>WTCPT</td><td></td></tr><tr><td>Xtralien X100 Unidad de medida de fuente</td><td>Ossila</td><td>E561</td><td>Conocido en el informe como: SMU</td></tr><tr><td>ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates</td><td>Ossila</td><td>E221</td><td>Conocido en el informe como: Zero insetion force/ZIF Test Board;</td></tr><tr><td>Cable</td><td></td><td></td><td></td>BNC</tr><tr><td>Genérico USB A - B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Genérico USB A - Micro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>#12 O-Ring</td><td></td><td></td><td>Fuente unkown Conocido en el informe como: O-ring</td></tr><tr><td>116 Butyl O-Ring</td><td>Global Rubber Products</td><td>116 VI70</td><td>Comprado en la tienda Conocido en el informe como: junta tórica</td></tr><tr><td>Anillo de retención</td><td>McMaster</td><td>NA</td> impreso <td>en 3D internamente</td></tr><tr><td>Cámara inferior</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>Impreso en 3D internamente</td></tr><tr><td>Cámara superior</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>impreso en 3D internamente</td></tr><tr><td>KF50 Abrazadera de fundición (aluminio)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-C</td><td></td></tr><tr><td>Anillo de centrado KF50 (aluminio)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-BRB</td><td></td></tr><tr><td>Soldadura Sn60/Pb40 MG</td><td>Chemicals</td><td>4895-2270</td><td></td></tr><tr><td>#4-40 x 3/16" tornillo de máquina</td><td></td><td></td><td>ferretería</td></tr><tr><td>#4-40 IntThrd Taper de latónInserto de una sola paleta para</td><td>sujetador</td> termoplástico <td>11125984</td><td>Fastenal requiere estar afiliado a la empresa / universidad Conocido en el informe como: #4-40 Inserto</td></tr> <tr><td>roscado cónico de latónEquipo de vacío Varian Torr Seal Productos de vacío epoxi de alto vacío</td><td>Canadá Inc.</td><td></td><td>Conocido en el informe como:</fuerte> epoxi de baja presión</td></tr><tr><td>Sondas de contacto Smiths Interconnect/IDI RADIO CON CABEZA</td><td>Electornics de Mouser</td><td>818-S-100-D-3.5-G</td><td>Conocido en el informe como: pin pogo</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Sondas de contacto Receptáculo Copa de soldadura</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-R-100-SC</td><<td>strong>Conocido en el informe como: copa</td></tr> <tr><td>de soldaduraFerretería de</td><td></td><td></td><td></td>tubos de teflón de 1/4"</tr><tr><td>Ferretería de</td>cinta <td></td><td></td> de<td>teflón</td> Ferretería</tr><tr><td>Tubo de 1/4" x 1/8" macho NPT Latón niquelado Conector de</td><td>fijación</td><td>442064</td><td>No son los mismos que se utilizaron para este estudio, pero son funcionalmente equivalentes Conocido en el informe como: conector neumático push-to-connect</td></tr> 1<tr><td>/8" NPT Grifo y llave en T</td><td></td><td></td><td>Ferretería</td></tr><tr><td>Válvulas manuales push-to-connect de tubo de 1/4"</td><td>Fluidline</td><td>7910-56-00</td><td>Conocido en el informe como: válvulas push-to-connect de accionamiento manual</td></tr><tr><td>Sensor de humedad Adafruit DHT22 (pequeño)</td><td>Digi-Key</td><td>385</td><td>Conocido en el informe como: sensor de humedad interno</td></tr><tr><td>Adafruit DHT22 Sensor de humedad (grande)</td><td>Digi-Key</td><td></td><td>Conocido en el informe como: sensor de humedad externo</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glovebox environment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>10 kOhm Resistor</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oscilla Xtralien Scientific Python IDE</td><td>Oscilla</td><td></td><td>https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Conocido en el informe como: IDE de Python</td></tr></tbody></table>

una cámara 3d impreso para dispositivos optoelectrónicos orgánicos degradación pruebas

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

En este manuscrito, describiremos la fabricación de una cámara atmosférica pequeña, portátil y fácil de usar para orgánicos y dispositivos optoelectrónicos de perovskita, con impresión 3D. Como este tipo de dispositivos es sensible a la humedad y el oxígeno, tal cámara puede ayudar a los investigadores en la caracterización de las propiedades electrónicas y estabilidad. La cámara está diseñada para ser utilizado como un medio temporal, reutilizable y estable con propiedades controladas (incluyendo humedad, introducción de gas y temperatura). Puede ser utilizado para proteger los materiales sensibles al aire o exponerlos a contaminantes de forma controlada para estudios de degradación. Para caracterizar las propiedades de la cámara, describiremos un procedimiento sencillo para determinar la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) con humedad relativa medida por un sensor de humedad estándar. Este procedimiento operativo estándar, usando una densidad de relleno de 50% de ácido poliláctico (PLA), resulta en una cámara que se puede utilizar durante semanas sin pérdida significativa de propiedades del dispositivo. La versatilidad y facilidad de uso de la cámara le permite adaptarse a cualquier condición de caracterización que requiere de un ambiente controlado por el Pacto.

Medidas de voltaje de corriente:
Esta cámara está diseñada para permitir la prueba de un dispositivo de diodo aire-sensibles, tales como una célula solar orgánica o perovskita o un diodo emisor de luz. Puede actuar como una encapsulación reutilizable, temporal o como un método de la introducción de contaminantes para realizar pruebas de degradación controlada. Las curvas de densidad de corriente-voltaje (JV) se ...

Aquí, presentamos un protocolo para el diseño, fabricación y uso de una cámara atmosférica 3D impreso y controlada simple y versátil para la caracterización óptica y eléctrica de dispositivos optoelectrónicos orgánicos sensibles al aire.

Una cámara 3D impreso para dispositivos optoelectrónicos orgánicos degradación pruebas

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

Una cámara ambiental portátil y versátil impresa en 3D puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la electrónica orgánica, particularmente relacionada con la degradación de dispositivos en diversas condiciones. La principal ventaja de utilizar una cámara impresa en 3D es que permite realizar ajustes rápidos en función de los costes, en función de los requisitos cambiantes de la muestra o del entorno, manteniendo al mismo tiempo la utilidad del diseño básico. El bajo coste y la velocidad de la producción mediante impresión 3D permiten a los investigadores modificar rápidamente nuestros diseños para adaptarlos a sus propósitos.Esto incluye diferentes tamaños de dispositivos, puertos adicionales y sensores adicionales. Una característica de las cámaras es su método de fabricación. Este es un ejemplo de un diseño, una cámara de prueba IV de seis píxeles.Se fabrica con componentes impresos en 3D para la cámara superior, un anillo de retención y una cámara inferior. Esto proporciona una visión general del ensamblaje de la cámara con un dispositivo. La junta tórica y la junta no están impresas en 3D.Por ahora, concéntrese en la cámara superior. Tener la cara interior de la cámara superior hacia arriba. Ubique uno de los cuatro orificios piloto y taladre un orificio de golpeteo.Cuando todos los orificios estén roscados, coloque un inserto roscado cónico de latón en uno de ellos, de menor diámetro hacia abajo. Presione la punta calentada de un soldador en el inserto roscado mientras aplica presión nominal para mover el inserto hacia abajo. Deténgase cuando la cara superior de la plaquita esté aproximadamente un milímetro por encima de la cara interior de la cámara superior.Mientras el plástico aún está caliente, use el borde de un borde recto para presionar ligeramente el inserto para que quede al ras con la cara de la cámara. Deje que el plástico se enfríe durante un minuto, luego agregue un segundo inserto. A continuación, coloque el anillo de retención sobre el inserto para asegurarse de que los agujeros se alineen.Siga los mismos pasos para instalar insertos en los orificios restantes. Con los insertos en su lugar, coloque la junta tórica en la ranura circular de la cara de la cámara y presiónela hacia adentro. A continuación, obtenga el dispositivo orgánico.En este caso, un diodo de seis píxeles. Para la prueba, coloque el dispositivo orgánico encima de la junta tórica. A continuación, alinee los orificios de los anillos de retención con los insertos metálicos de la cámara superior.Use tornillos para sujetar los dos juntos y presione el dispositivo contra la junta tórica. Aquí hay un ejemplo de una cámara superior con un dispositivo y un anillo de retención en su lugar. La junta tórica debe encajar completamente dentro de la ranura, libre de partículas de bersa, y debe comprimirse entre el 15 y el 25 por ciento de su sección transversal para un sellado adecuado.No agriete la muestra al apretar los tornillos. Cuando esté listo, deje la cámara superior ensamblada en una guantera durante al menos 24 horas. Con el conjunto de la cámara superior en la guantera, pase a trabajar con la cámara inferior.La cámara inferior tiene orificios para los pines de contacto necesarios en las mediciones de voltaje actual. Haga cada pin de contacto con un pin pogo y una taza de soldadura. Inserte de seis a siete milímetros del extremo estrecho del pin pogo en la copa de soldadura.Use manos amigas para sostener las partes de la clavija de contacto horizontalmente. Toque la punta de un soldador caliente en la región de conexión entre el pin pogo y la taza. Presione la soldadura en la región de conexión y continúe calentando el área hasta que la soldadura se derrita.Cuando esté listo, una capa delgada y lisa de soldadura debe cubrir el área entre las dos partes por completo. La soldadura debe colocarse en el exterior del pasador, ya que soldar el interior hará que el pin quede inutilizable. Asegúrese siempre de comprobar la conexión eléctrica a través del pasador y la copa antes y después del montaje en la cámara.Deslice el pasador de contacto completo en uno de los orificios de la cara exterior de la cámara inferior. Deténgase cuando unos 2,2 centímetros de la copa de soldadura se extiendan desde la cara exterior. Utilice epoxi adecuado para aplicaciones de vacío y aplíquelo alrededor del pin de contacto y el orificio para evitar la entrada de aire.Aplica el epoxi alrededor del agujero, tanto en el interior como en el exterior. Lo ideal es dejar que el epoxi se cure durante 24 horas a 25 grados centígrados antes de repetir los pasos para cada clavija de contacto. Para cada uno de los pines, asegúrese de que la resina del conjunto sea blanca.Debe ser sólido cuando se presiona. Agregue cables a los pines de contacto necesarios para conectarlo a la placa de medición. En este punto, coloque la cámara inferior ensamblada en la guantera con la cámara superior y déjela durante al menos 24 horas.Después de 24 horas, regrese a la guantera para el ensamblaje final. Trabaje dentro de la guantera y aplique una junta de centrado KF50 a la cámara inferior. A continuación, alinee las muescas en las dos cámaras.Luego, coloque la cámara superior en la inferior. Para asegurar las piezas, abra una abrazadera KF50 y colóquela alrededor del borde de las dos cámaras. Apriete la tuerca de mariposa tanto como sea posible para apretar el perno.Deje la cámara completa en la guantera hasta que la necesite. Tenga a mano una computadora y el resto del equipo necesario para el experimento. Esto incluye una unidad de medición de la fuente y una placa de prueba de fuerza de inserción cero.Conecte un cable BNC desde el canal uno de la SMU a la placa de prueba. Conecte la SMU a la computadora con un cable USB. Además, conecte la fuente de alimentación a la SMU.Configure el software de la computadora para la medición. En la SMU, ubique el interruptor de rango etiquetado como dos y cámbielo a la posición de encendido. Ahora, saque la cámara completamente ensamblada de la guantera.Conecte las clavijas de contacto de las cámaras a la placa de prueba. Concéntrese en un píxel y cambie el pin del cátodo a tierra. Cambie el pin del ánodo a BNC.Asegúrese de que los otros píxeles estén apagados. Ejecute el software para realizar las mediciones. En este gráfico, en azul claro está la curva de voltaje de densidad de corriente del dispositivo fotovoltaico orgánico estándar dentro de la cámara sin iluminación.La curva azul oscuro es para el mismo dispositivo encapsulado con un portaobjetos de microscopio sobre el área activa y sellado con epoxi. Estos son los mismos dos sistemas bajo la iluminación de una fuente de luz de laboratorio. Los gráficos muestran el comportamiento esperado de los diodos.Al intentar este procedimiento, es importante hacer una buena conexión eléctrica entre el dispositivo y la cámara mediante el uso de pines pogo, y entre la cámara y el tablero de medición mediante el uso de un cableado adecuado o un collar de soporte. Siguiendo este procedimiento, es posible hacer una cámara adecuada para pruebas a corto plazo si se tiene cuidado para evitar fugas. Pruebe siempre las tasas de transmisión de vapor de agua y oxígeno en la cámara cuando utilice diferentes materiales o diseños.Esta cámara ambiental impresa en 3D proporciona un enfoque barato, versátil y personalizable para probar la degradación del dispositivo. Los investigadores pueden realizar modificaciones de forma rápida y sencilla para adaptarlas a sus propios propósitos en las pruebas de dispositivos.

a-3d-printed-chamber-for-organic-optoelectronic-device-degradation

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Investigación

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Engineering

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Se presentan dos procesos de microfabricación de chips de polímero poroso para el cultivo de células en tres dimensiones. El primero es el estampado en caliente combinado con un proceso de soldadura vapores de disolventes. El segundo utiliza un proceso desarrollado recientemente microthermoforming combinada con la tecnología de iones de la pista que conduce a una simplificación significativa de la fabricación.

Microfabricación de chip del tamaño de andamios para el cultivo de células en tres dimensiones

Este artículo presenta un protocolo optimizado para la producción de chips de microfluidos y la configuración de los experimentos de microfluidos para medir la vida útil y los fenotipos celulares de células de levadura individuales.

El uso de dispositivos de microfluidos para Medir Lifespan y Celular fenotipos en células individuales levadura en ciernes

Describimos el proceso de fabricación y pruebas de termómetros fotónicos.

Fabricación y pruebas de termómetros fotónicos

Esta publicación describe la fabricación de un dispositivo de órgano-en-viruta con electrodos integrados para la cuantificación directa de la resistencia eléctrica transendothelial (TEER). Para la validación, la barrera blood - brain fue imitada dentro de este dispositivo de microfluidos y supervisaron su función de barrera. Los métodos presentados para electrodo integración y cuantificación de TEER directa son generalmente aplicables.

Fabricación y validación de un sistema de órganos-en-viruta con electrodos integrados directamente cuantificar Transendothelial resistencia eléctrica

Se presenta un protocolo para la producción de simples estructurados orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs).

Producción y caracterización de vacío depositan diodos electroluminosos orgánicos

Aquí, presentamos un protocolo que describe la fabricación de elástico, doble canal, órgano chip microfluídico célula cultura dispositivos Recapitulando a nivel órgano funcionalidad in vitro.

Fabricación escalable de elástico, doble canal, Chips microfluídicos órgano

Este trabajo presenta un sensor de medición de tensión que consiste en un mecanismo de amplificación y un microscopio de polidimetilsiloxano fabricado con una impresora 3D mejorada.

Producción de un dispositivo de medición de tensión con una impresora 3D mejorada

Aquí, presentamos protocolos para analizar la remodelación ósea dentro de una plataforma de laboratorio en un chip. Un dispositivo de carga mecánica impreso en 3D se puede emparejar con la plataforma para inducir la transducción de mechanostratos de osteocitos deformando la matriz celular. La plataforma también se puede utilizar para cuantificar los resultados funcionales de remodelación ósea de osteoclastos y osteoblastos (resorción/formación).

Una plataforma Lab-On-A-Chip para estimular la reconversión de mecanonoducción de osteocitos y analizar los resultados funcionales de la remodelación ósea

Este artículo describe un protocolo junto con un estudio comparativo de dos técnicas de fabricación microfluídica, a saber, fotolitografía/grabado húmedo/enlace térmico y grabado selectivo inducido por láser (SLE), que son adecuadas para condiciones de alta presión. Estas técnicas constituyen plataformas que permiten la observación directa del flujo de fluidos en medios permeables suplentes y sistemas fracturados en condiciones de depósito.

Técnicas de fabricación microfluídica para pruebas de alta presión de transporte de espuma de CO2 supercrítico supercrítico a microescala en depósitos no convencionales fracturados

Este manuscrito presenta un novedoso e innovador dispositivo de iluminación impreso en 3D para estudiar la terapia fotodinámica mediada por la rosa de Bengala in vitro.

Desarrollo de un innovador dispositivo de iluminación basado en LED para la aplicación in vitro de terapia fotodinámica con rosa de Bengala

Aprende a construir una cámara ambiental impresa en 3D para caracterizar dispositivos optoelectrónicos orgánicos sensibles al aire. Este método permite ajustes rápidos y económicos para estudiar la degradación de dispositivos.

Una cámara 3D impreso para dispositivos optoelectrónicos orgánicos degradación pruebas

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