Name: Prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 21 s
Description: Poznaj metodę selektywnego osadzania materiałów organicznych na tekstyliach do produkcji noszalnych urządzeń elektronicznych. Technika zapewnia komfort, elastyczność i skalowalność przemysłową.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują grantowi BPI PIAVE AUTONOTEX za wsparcie finansowe.

1. Wzorzyste polimery przewodzące na tekstyliach
<ol>
	<li>Zamocuj arkusz tekstylny o wymiarach 10 cm x 10 cm na płaskiej powierzchni, aby ułatwić obsługę podczas procesu. Do tkaniny użyj 100% dzianiny poliestrowej interlock o grubości 300 μm i rozciągliwości w kierunku dzianiny do 50%.</li>
	<li>Aby wykonać maskę zawierającą wzór wzoru, użyj folii poliimidowej o grubości 125 μm; przykład wzoru pokazano na rysunku 1.
	<ol>
		<li>Użyj wycinarki laserowej (np. Protolaser S, LPKF), aby wykonać wzór maski poliimidowej10; wzór elektrody jest zilustrowany na rysunku 1.</li>
		<li>Pokryj preparat PDMS (stosunek bazy do utwardzacza 10:1) na wierzchu maski (folia poliimidowa) za pomocą automatycznego narzędzia do odlewania taśmy (powlekarka drukarska K control, rakla) o grubości mokrej warstwy 200 μm i prędkości powlekania 6 m/min. Użyj około 0,5 ml na maskę o wymiarach 3 cm x 5 cm. Wykonaj ten proces pod wyciągiem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Delikatnie przenieś tkaninę na maskę pokrytą PDMS. Pozostawić na 10 minut, po czym PDMS powinien zostać całkowicie wchłonięty przez strukturę tkaniny.</li>
	<li>Próbkę utwardzać w piecu powietrznym w temperaturze 100 °C przez 10 minut.</li>
	<li>Przygotować polimer przewodzący: dyspersję PEDOT: PSS (80 ml), glikol etylenowy (20 ml), kwas 4-dodecylobenzenosulfonowy (40 μl) i 3-metakrylokypropylotrimetoksysilan (1 ml) w dygestorium.</li>
	<li>Roztwór PEDOT:PSS należy pokryć pędzlem na obszarze tkaniny wolnym od PDMS, aż do uzyskania jednorodnej penetracji roztworu. Powtórz ten krok, aby uzyskać jednolity kolor wzoru. Nakładać około 1 ml/cm2.</li>
	<li>Utwardź tkaninę w temperaturze 110 °C przez 1 godzinę w celu wysuszenia roztworu PEDOT:PSS. Zmniejsz temperaturę do 60 °C w przypadku tekstyliów, które są wrażliwe na obróbkę w wysokiej temperaturze, takich jak nylon.</li>
</ol>
2. Produkcja urządzeń organicznych
UWAGA: Protokół w sekcji 1 opisuje selektywne osadzanie materiałów przewodzących na tekstyliach. W poniższych sekcjach opisano dodatkowe kroki potrzebne do wytworzenia urządzeń organicznych, takich jak czujniki rozciągnięcia, tranzystory OECT, elektrody skórne i czujniki pojemnościowe.
<ol>
	<li>Aby wytworzyć czujniki rozciągania, pokazane na rysunku 3a, należy ułożyć linie elektrod na tkaninie, jak opisano w sekcji 1, kroki 1.1-1.5. 
	UWAGA: Przykładowy projekt wzoru pokazano na rysunku 3a. Produkcja takich czujników nie wymaga żadnych dodatkowych kroków.</li>
	<li>Aby wytworzyć konstrukcję tranzystora pokazaną na rysunku 3b, ułóż matryce tranzystorów na nylonowej tkanej wstążce, wykonując czynności opisane w sekcji 1. Nieznacznie zmodyfikuj etapy wyżarzania PDMS i utwardzania PEDOT: PSS, aby uniknąć termicznej degradacji nylonu poprzez utwardzanie w temperaturze 60 °C przez dłuższy czas.</li>
	<li>W celu wytworzenia elektrod skórnych, pokazanych na rysunku 3c, należy nałożyć żel jonowy na wzorzyste tkaniny PEDOT:PSS.
	<ol>
		<li>Przygotować mieszaninę żelu z cieczą jonową zawierającą ciecz jonową, siarczan 1-etylo-3-metyloimidazoli-etylu; czynnik sieciujący, dikrylan poli(glikolu etylenowego) i fotoinicjator, 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, odpowiednio w stosunku (v/v) 0,6/0,35/0,05.</li>
		<li>Pokryj elektrodę PEDOT:PSS cieczą jonową (20 μL/cm2) i dodaj mieszaninę żelu z cieczą jonową z kroku 2.3.1 (25 μL/cm2) przez odlewanie kroplowe.</li>
		<li>Wystawić na działanie światła UV (365 nm) w celu zainicjowania reakcji sieciowania przez 10-15 minut, aż żel zastygnie. Wykonaj tę czynność w dygestorium. Używaj klatki chroniącej przed promieniowaniem UV podczas ekspozycji na promieniowanie UV.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Do produkcji czujnika pojemnościowego należy użyć elektrod tekstylnych PEDOT:PSS izolowanych materiałem izolacyjnym (rysunek 3d).
	<ol>
		<li>Zaizoluj elektrody PEDOT:PSS przypominające klawiaturę za pomocą PDMS; konstrukcję klawiatury można zobaczyć na rysunku 2b. Dozuj preparat PDMS na wierzch tkaniny i usuń nadmiar za pomocą ściągaczki.</li>
		<li>Umieść tkaninę w piekarniku w temperaturze 100 °C na 10 minut. Wykonaj tę czynność w dygestorium.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Poupyrev, I., et al. Project Jacquard:Interactive Digital Textiles at Scale. <a target="_blank" href="http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2858176">Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems - CHI '16</a>. , ACM Press. 4216-4227 (2016).</li>
<li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/20/7/075017/">Transparent conductive-polymer strain sensors for touch input sheets of flexible displays.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 075017(2010).</li>
<li>Patel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+wearable+sensors+and+systems+with+application+in+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neuroeng.+Rehabil%22%5BJournal%5D)">A review of wearable sensors and systems with application in rehabilitation.</a> J. Neuroeng. Rehabil. 9, 21(2012).</li>
<li>Bandodkar, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidermal+tattoo+potentiometric+sodium+sensors+with+wireless+signal+transduction+for+continuous+non-invasive+sweat+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Epidermal tattoo potentiometric sodium sensors with wireless signal transduction for continuous non-invasive sweat monitoring.</a> Biosens. Bioelectron. 54, 603-609 (2014).</li>
<li>Owens, R. M., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/div-classtitleorganic-electronics-at-the-interface-with-biologydiv/B96F75DFCFC3C05C270C6F85C036C4AC">Organic Electronics at the Interface with Biology.</a> MRS Bull. 35 (6), 449-456 (2010).</li>
<li>Krebs, F. C., Biancardo, M., Winther-Jensen, B., Spanggard, H., Alstrup, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024805001893">Strategies for incorporation of polymer photovoltaics into garments and textiles.</a> Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 90, 1058-1067 (2006).</li>
<li>Cherenack, K., Zysset, C., Kinkeldei, T., Münzenrieder, N., Tröster, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Woven+electronic+fibers+with+sensing+and+display+functions+for+smart+textiles%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Woven electronic fibers with sensing and display functions for smart textiles.</a> Adv. Mater. 22, 5178-5182 (2010).</li>
<li>Hamedi, M., Forchheimer, R., Inganäs, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+woven+logic+from+organic+electronic+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Towards woven logic from organic electronic fibres.</a> Nat. Mater. 6, 357-362 (2007).</li>
<li>Bao, L., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+Textile+Energy+Storage+from+Cotton+T-Shirts%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Towards Textile Energy Storage from Cotton T-Shirts.</a> Adv. Mater. 24, 3246-3252 (2012).</li>
<li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+patterning+of+organic+conductors+on+knitted+textiles+for+long-term+electrocardiography%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Direct patterning of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography.</a> Sci. Rep. 5, 15003(2015).</li>
<li>Yamada, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+stretchable+carbon+nanotube+strain+sensor+for+human-motion+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">A stretchable carbon nanotube strain sensor for human-motion detection.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 296-301 (2011).</li>
<li>Shim, N. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-plastic+electrochemical+transistor+for+glucose+sensing+using+a+ferrocene+mediator%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">All-plastic electrochemical transistor for glucose sensing using a ferrocene mediator.</a> Sensors. 9, 9896-9902 (2009).</li>
<li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+Keyboard+Using+Conducting+Polymer+Electrodes+on+Textiles%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Wearable Keyboard Using Conducting Polymer Electrodes on Textiles.</a> Adv. Mater. 28, 4485-4488 (2016).</li>
<li>O'Connor, T. F., Rajan, K. M., Printz, A. D., Lipomi, D. J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/tb/c5tb00173k">Toward organic electronics with properties inspired by biological tissue.</a> J. Mater. Chem. B. 3, 4947-4952 (2015).</li>
<li>Choi, S., Lee, H., Ghaffari, R., Hyeon, T., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advances+in+Flexible+and+Stretchable+Bio-Electronic+Devices+Integrated+with+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Recent Advances in Flexible and Stretchable Bio-Electronic Devices Integrated with Nanomaterials.</a> Adv. Mater. 28, 4203-4218 (2016).</li>
<li>Zhang, Z., Qiu, J., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213846316300025">Roll-to-roll printing of flexible thin-film organic thermoelectric devices.</a> Manuf. Lett. 8, 6-10 (2016).</li>
<li>Rim, Y. S., Bae, S. -H., Chen, H., De Marco, N., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Progress+in+Materials+and+Devices+toward+Printable+and+Flexible+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Recent Progress in Materials and Devices toward Printable and Flexible Sensors.</a> Adv. Mater. 28, 4415-4440 (2016).</li>
<li>Matsuhisa, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Printable+elastic+conductors+with+a+high+conductivity+for+electronic+textile+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Printable elastic conductors with a high conductivity for electronic textile applications.</a> Nat. Commun. 6, 7461(2015).</li>
<li>Bernards, D. a, Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.200601239/abstract">Steady-State and Transient Behavior of Organic Electrochemical Transistors.</a> Adv. Funct. Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wzorowanie materiałów przewodzących jest jednym z pierwszych kroków w wytwarzaniu funkcjonalnych urządzeń elektronicznych. Może to stać się wyzwaniem, ponieważ proces produkcyjny musi uwzględniać właściwości chemiczne i fizyczne takich materiałów, a przebieg procesu musi uwzględniać wzajemną kompatybilność materiałów między etapami wytwarzania. W mikroprodukcji organicznych urządzeń elektronicznych te dwa aspekty są jeszcze bardziej istotne ze względu na wysoce reaktywny charakter substancji organicznych. Obecnie jednak ...

Branża elektroniki ubieralnej to szybko rozwijający się rynek, którego wartość w 2025 roku ma wynosić 50 miliardów euro, czyli ponad trzykrotnie więcej niż obecnie. Głównym wyzwaniem stojącym przed obecnymi urządzeniami ubieralnymi jest to, że natrętne, solidne mocowania elektroniczne ograniczają korzystanie z uznanych urządzeń w systemach ubieralnych. Korzystanie z tekstyliów, które są już obecne w życiu codziennym, jest bardzo atrakcyjnym i prostym podejściem do uniknięcia tego ograniczenia. Ze względu na swoją elastyczność niektóre części odzieży, które nosimy, naturalnie ściśle stykają się ze skórą. Wiele przykładów inteligentnych ubrań dostępnych obecnie na rynku opiera się na cienkich, plastikowych wyświetlaczach, klawiaturach i urządzeniach źródła światła wbudowanych w tekstylia, łącząc elektronikę z ludźmi w modny sposób1. W praktyce sportowej monitorowanie stanu zdrowia opiera się na elektrodach tekstylnych, które stanowią wygodną alternatywę dla powszechnie stosowanych elektrod samoprzylepnych i metalowych opasek na rękę. W tym przypadku włókna przewodzące są bezpośrednio zintegrowane z rozciągliwymi tkaninami, aby zapobiec podrażnieniom skóry i innym dolegliwościom podczas długotrwałego noszenia. Dodatkowo, tekstylia oferują szereg możliwości integracji czujników krzywizny w celu rejestrowania ruchu2, integracji czujników ścinania w celu opracowania funkcjonalnych siłowników robotycznych3, a z pewnością integracji biosensorów poprzez wykrywanie analitu w sweat4.
Nowoczesna technologia ubieralna opiera się na materiałach półprzewodnikowych na bazie węgla, które dostarczają urządzenia elektroniczne o unikalnych właściwościach. "Miękka" natura substancji organicznych oferuje lepsze właściwości mechaniczne do interakcji z ludzkim ciałem w porównaniu z tradycyjną elektroniką półprzewodnikową. Ta kompatybilność mechaniczna, w połączeniu z mechanicznie elastycznymi podłożami, umożliwia stosowanie niepłaskich kształtów w urządzeniach takich jak tekstylia. Zastosowanie substancji organicznych jest również istotne w naukach przyrodniczych ze względu na ich mieszaną przewodność elektronową i jonową5. Poza tym organiczne materiały półprzewodnikowe i optoelektroniczne umożliwiają szerokiej gamie funkcjonalnych urządzeń z wyświetlaczem, tranzystorem, logiką i możliwościami zasilania6,7,8,9. Główną trudnością w wytwarzaniu takich urządzeń organicznych jest kontrolowane osadzanie materiałów funkcjonalnych na niepłaskich powierzchniach tekstyliów. Konwencjonalne techniki mikrowytwarzania są ograniczone przede wszystkim przez niezgodność procesu osadzania z wymiarowością strukturalną podłoży tekstylnych.
Tutaj opisujemy prosty i skalowalny protokół produkcji, który pozwala na selektywne osadzanie polimerów przewodzących na tkaninach strukturalnych. Prezentowany proces umożliwia wytwarzanie elektronicznych urządzeń ubieralnych i konforemnych. Podejście to opiera się na wzorowaniu dostępnego na rynku przewodzącego polimeru poli(3,4-etylenodioksytiofen):p oly(sulfonian styrenu) (PEDOT:PSS) oraz elastomerowego materiału szablonowego polidimetylosiloksanu (PDMS) na tekstyliach. Ta kombinacja pozwala na skuteczne uwięzienie wodnego roztworu PEDOT:PSS, a także na zachowanie miękkich i rozciągliwych właściwości tekstyliów. Ta prosta i niezawodna metoda produkcji toruje drogę do wytwarzania różnych urządzeń elektronicznych bezpośrednio na tekstyliach w sposób opłacalny i skalowalny przemysłowo.

<table><tbody><tr><td>SYLGARD 184, Zestaw elastomerów silikonowych (baza i utwardzacz)</td> <td>Dow Corning</td><td></td><td>PDMS elastomer</td></tr><tr> <td colspan = "4" >< mocny> Preparat polimeru przewodzącego</td></tr><tr><td>CleviosTM PH 1000 PEDOT: PSS</td><td>Heraeus</td><td></td><td>Polimer przewodzący</td></tr><tr><td>Glikol etylenowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>03750-250ML</td><td>Rozpuszczalnik (EG), CAS: 107-21-1</td></tr><tr><td>3- metakryloksyloksypropylotrimetoksysilan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M6514</td><td>Łącznik Cros (GOP), CAS: 2530-85-0</td></tr><tr><td>Kwas 4-dodecylobenzenosulfonowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44198</td><td>DBSA; CAS: 121-65-3</td></tr><tr><td colspan="4"> Żel z płynem jonowym</td></tr><tr><td>UV lampa DFE 2340</td><td>C.I.F/ ATHELEC</td><td>DP134</td><td>UV-365 nm</td></tr><tr><td>1-etylo-3-metyloimidazolium siarczan etylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>51682-100G-F</td><td>Ciecz jonowa (IL), CAS: 342573-75-5</td></tr><tr><td>Diakrylan poli(glikolu etylenowego)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>455008-100ML</td><td>Mn 700, CAS: 26570-48-9</td></tr><tr><td>2-hydroksy-2-metylopropiofenon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>405655-50ML</td><td>Inicjator Fot (PI), CAS: 7473-98-5</td></tr><tr><td>Tkanina tekstylna</td><td>VWR</td><td>Spec-Wipe 7 Wycieraczki</td><td>100% dzianina poliestrowa Interlock</td></tr><tr><td>Folia poliamidowa</td><td>DuPont</td><td>HN100</td><td>Folia poliamidowa z 125 &mikro; m grubości</td></tr></tbody></table>

prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Dzisiaj, urządzenia elektroniczne do noszenia łączą w sobie dużą różnorodność funkcjonalnych, rozciągliwych i elastycznych technologii. Jednak w wielu przypadkach urządzenia te nie mogą być noszone w codziennych warunkach. Dlatego tekstylia są powszechnie uważane za najlepsze podłoże do przechowywania urządzeń elektronicznych w użyciu do noszenia. W tym artykule opisujemy, jak w łatwy i skalowalny sposób selektywnie modelować organiczne materiały elektroaktywne na tekstyliach z roztworu. Ta wszechstronna technika osadzania umożliwia wytwarzanie organicznych urządzeń elektronicznych do noszenia na ubraniach.

Tradycyjne metody nanoszenia kolorów lub wzorów na tkaniny polegają na stosowaniu usuwalnych warstw maskujących, które pozwalają na selektywne osadzanie barwników. Na ryc. 1 pokazano adaptację takiego podejścia do tworzenia wzorów elektrod z PEDOT:PSS na tkaninach. Jako warstwę maskującą zastosowano hydrofobowy poli(dimetylosyloksan), który może ograniczać niekontrolowaną dyfuzję wodnego roztworu PEDOT:PSS. Dodatkowo, dzięki elastyczności i właściwościom mechanicznym PDMS...

W tym artykule prezentujemy protokół selektywnego osadzania materiałów organicznych na tekstyliach, który pozwala na bezpośrednią integrację organicznych urządzeń elektronicznych z urządzeniami do noszenia. Wyprodukowane urządzenia można w pełni zintegrować z tekstyliami, szanując ich mechaniczny wygląd i umożliwiając wykrywanie.

Prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Ogólnym celem tej procedury wzorowania jest selektywne nanoszenie organicznych materiałów elektroaktywnych na tekstylia, co umożliwia wykonanie noszonych organicznych urządzeń elektronicznych bezpośrednio na odzieży. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytanie w dziedzinie elektroniki noszonej, a w szczególności w kwestii bezszwowego zintegrowania elektroniki z odzieżą w celu efektywnej interakcji z ludzkim ciałem. Główna zaleta tej techniki wynika z elastyczności tekstyliów, co pozwala na komfortowe noszenie tych materiałów w bezpośrednim kontakcie ze skórą.Najpierw przedstawimy koncepcję tej metody. Poszukiwaliśmy nietradycyjnego sposobu łączenia elektroniki organicznej z platformą tekstylną w sposób kosztowo efektywny i skalowalny przemysłowo. Technika ta została zainspirowana dawną japońską metodą farbowania kimon, którą dostosowaliśmy do współczesnych narzędzi i środowiska mikrofabrykacji.Aby rozpocząć procedurę, należy użyć wycinarki laserowej do wycięcia zaprojektowanego wcześniej wzoru elektrody w arkuszu poliamidu o grubości 125 µm w celu utworzenia maski. Następnie należy przygotować arkusz dzianiny poliestrowej typu interlock o grubości 300 µm i 100% składzie, charakteryzujący się rozciągliwością w kierunku dzianiny do 50%. Należy przymocować go do płaskiej, przenośnej powierzchni. W dygestorium, przy użyciu automatycznego urządzenia do odlewania taśm, należy pokryć maskę poliamidową preparatem polidimetylosiloksanu z prędkością sześciu metrów na minutę, aż do uzyskania grubości mokrego filmu wynoszącej 200 µm.Delikatnie połóż tkaninę na masce pokrytej PDMS i pozwól, aby PDMS wniknął w strukturę tekstylną przez 10 minut. Wygrzej PDMS w temperaturze 100 °C przez 10 minut lub w temperaturze 60 °C przez 20 minut w przypadku tkanin wrażliwych na ciepło. W dygestorium wymieszaj 80 ml dyspersji PEDOT:PSS, 20 ml glikolu etylowego, 40 µl kwasu 4-dodecylobenzenosulfonowego oraz 1 ml 3-propylmetakrylanu.Następnie umieść mieszaninę do mieszania na mieszalniku magnetycznym. Nanieś pędzlem mieszaninę PEDOT:PSS na maskowaną tkaninę, aż wzór elektrody zostanie pokryty ilością około jednego mililitra mieszaniny na centymetr kwadratowy i kolor będzie wydawał się jednolity. Etap nakładania PEDOT:PSS pędzlem jest krokiem krytycznym.Rezystancja arkusza wzoru powinna wynosić około 230 ohm square. Usuń maskę poliamidową, a następnie utwardź wzór elektrody w temperaturze 110 °C przez jedną godzinę lub w temperaturze 60 °C przez dwie godziny w przypadku tkanin wrażliwych na ciepło. Aby wykonać elektrody skórne z elektrod PEDOT:PSS na tekstyliach, w pierwszej kolejności przygotuj mieszaninę żelu składającą się z 60% obj. cieczy jonowej, 35% czynnika sieciującego i 5% fotoinicjatora.W dygestorium pokryć elektrody cieczą jonową w ilości 20 µL/cm², a następnie nanieść 25 µL/cm² mieszaniny żelu metodą drop castingu. Naświetlać pokryte elektrody światłem UV o długości fali 365 nm przez 10 do 15 minut, aby utwardzić żel i utworzyć elektrody skórne. W celu wytworzenia czujników pojemnościowych z elektrod PEDOT:PSS na tkaninach, w dygestorium nanieść preparat PDMS nr 10 na tkaninę.Za pomocą rakli równomiernie rozprowadź formulację PDMS na elektrodach, aby usunąć nadmiar materiału. Wygrzej warstwę izolacyjną PDMS w temperaturze do 100 °C przez co najmniej 10 minut, w zależności od odporności termicznej tkaniny, aby uformować czujniki pojemnościowe. Stosując tę metodę, na tkaninach dzianinowych i tkanych wykonano wzory elektrod PEDOT:PSS.Rozdzielczość wzorowania dzianiny poliestrowej wynosi powyżej jednego milimetra. Większą rozdzielczość można uzyskać na tkaninach o gęstym splocie lub tkaninach tkanych. Elektrody naniesione na tekstylia dzianinowe pełnią funkcję czujników rozciągania bez konieczności wprowadzania dalszych modyfikacji.Podczas rozciągania tkaniny skręcanie włókien przewodzących powoduje zmianę rezystywności. Na tkanej nylonowej wstążce uformowano macierz organicznych tranzystorów elektrochemicznych, która posłużyła jako noszony sensor potu, również bez żadnych dodatkowych modyfikacji. Dodatek cieczy jonowej w żelu pozwolił elektrodom pełnić funkcję noszonych elektrod skórnych do monitorowania elektrofizjologicznego.Alternatywnie, dodanie izolacyjnej warstwy PDMS pozwoliło na stworzenie czujników pojemnościowych. Dotknięcie elektrod powoduje zmianę pojemności, co umożliwia wykonanie noszalnej klawiatury. Połączenie ściśle przylegających tekstyliów z organicznymi i miękkimi elektrodami oferuje usprawniony kanał komunikacji z ludzkim ciałem w porównaniu do tradycyjnych urządzeń elektronicznych w stanie stałym.Metoda ta umożliwia przyszłą personalizację istniejącej odzieży za pomocą inteligentnych urządzeń elektronicznych. Jednakże jednym z krytycznych, a w niektórych przypadkach ograniczających punktów tej technologii jest trwałość materiałów, w tym materiałów organicznych, oraz warunki użytkowania odzieży.

a-simple-scalable-fabrication-method-for-organic-electronic-devices

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

W niniejszej pracy opisujemy prostą metodę wzorowania wolnego od tlenków krzemu i germanu za pomocą reaktywnych monowarstw organicznych oraz demonstrujemy funkcjonalizację wzorowanych podłoży małymi cząsteczkami i białkami. Podejście to zapewnia całkowitą ochronę powierzchni przed utlenianiem chemicznym, umożliwia precyzyjną kontrolę nad morfologią struktur oraz zapewnia łatwy dostęp do wzorów rozróżnialnych chemicznie.

Funkcjonalizacja i wzorowanie krzemu oraz germanu beztlenkowego metodą miękkiej litografii

Niniejszy artykuł opisuje podejście w zakresie biofabrykacji: osadzanie polisacharydów reagujących na bodźce w obecności spolaryzowanych elektrod w celu stworzenia biokompatybilnych filmów, które mogą zostać funkcjonalizowane komórkami lub białkami. Przedstawiamy laboratoryjną strategię wytwarzania tych filmów, a także ich podstawowe zastosowania w tworzeniu interaktywnych, biofunkcjonalizowanych powierzchni dla aplikacji typu lab-on-a-chip.

Łączenie interfejsu bioelektronicznego za pomocą biofabrykacji

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania organicznych cienkich warstw ogniw słonecznych za pomocą powlekarki z matrycą mini-szczelinową oraz powiązane charakterystyki struktury w linii produkcyjnej za pomocą technik rozpraszania synchrotronowego.

Drukowanie, produkcja masowych heterozłączowych ogniw słonecznych i charakterystyka morfologii in situ

Ten protokół opisuje strategię produkcji opartą na rozwiązaniach dla wysokowydajnych, elastycznych, przezroczystych elektrod z w pełni wbudowaną, grubą metalową siatką. Elastyczne przezroczyste elektrody wytwarzane w tym procesie wykazują jedne z najwyższych zgłoszonych parametrów, w tym bardzo niską rezystancję arkusza, wysoką przepuszczalność optyczną, stabilność mechaniczną przy zginaniu, silną przyczepność podłoża, gładkość powierzchni i stabilność środowiskową.

Skalowalna strategia produkcji oparta na roztworze dla wysokowydajnych, elastycznych i przezroczystych elektrod z wbudowaną metalową siatką

Ten artykuł przedstawia protokół reaktywnego osadzania z fazy gazowej folii poli(3,4-etylenodioksytiofen), poli(3,4-propylenodioksytiofen) i poli(tieno[3,2-b]tiofen) na szkiełkach podstawowych i szorstkich podłożach, takich jak tekstylia i papier.

Reaktywne osadzanie z fazy gazowej sprzężonych warstw polimerowych na dowolnych podłożach

Tutaj prezentujemy protokół, który opisuje wytwarzanie rozciągliwych, dwukanałowych, mikroprzepływowych urządzeń do hodowli komórek na poziomie narządów do rekapitulacji funkcjonalności na poziomie narządów in vitro.

Skalowalna produkcja rozciągliwych, dwukanałowych, mikroprzepływowych układów narządowych

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania drukowanych atramentowo wielowarstwowych struktur czujników na podłożach wytwarzanych addytywnie i folii.

Druk hybrydowy do produkcji inteligentnych czujników

Prezentowany tutaj jest protokół wytwarzania wydajnych, prostych, osadzanych roztworem organicznych diod elektroluminescencyjnych o niskim współczynniku odbicia.

Opracowanie wydajnych diod OLED na podstawie osadzania roztworu

Dwie najnowsze technologie - tatuaż i tekstylia - wykazały obiecujące wyniki w zakresie czucia skóry. W tym miejscu przedstawiamy metody wytwarzania i oceny elektrod do tatuażu i elektrod tekstylnych do elektrofizjologicznego wykrywania skóry. Te interfejsy elektroniczne wykonane z przewodzących polimerów przewyższają istniejące standardy pod względem komfortu i czułości.

Dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej

Urządzenia z organicznymi diodami LED (OLED) oferują doskonałą jakość obrazu z lepszym kontrastem, jednocześnie promując korzyści środowiskowe dzięki niższemu zużyciu energii. Tutaj przedstawiono prostą strategię wytwarzania urządzeń OLED w procesie rozwiązań, w sposób sekwencyjny.

Przewodnik krok po kroku dotyczący wykorzystania organicznych diod światłoeminetowych poprzez wytwarzanie urządzenia w roztworze (ATDF)

Opisano podstawowy protokół wytwarzania organicznych tranzystorów elektrochemicznych o wysokiej transkonduktancji melaniny/PEDOT:PSS (OECT) z użyciem powłoki natryskowej. Metoda ta umożliwia precyzyjną kontrolę nad nanoseniem warstw, grubością i morfologią filmu, zapewniając powtarzalne urządzenia do zrównoważonych i skalowalnych zastosowań bioelektronicznych.

Powłoki melaninowe/PEDOT:PSS powlekane natryskiem do zrównoważonych organicznych tranzystorów elektrochemicznych

Poznaj metodę selektywnego osadzania materiałów organicznych na tekstyliach do produkcji noszalnych urządzeń elektronicznych. Technika zapewnia komfort, elastyczność i skalowalność przemysłową.

Prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach

Przeglądaj więcej filmów