Name: Wydrukowana w 3D komora do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Poznaj metodę budowy wydrukowanej w 3D komory do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych. Protokół umożliwia szybkie modyfikacje projektu i kontrolowane warunki atmosferyczne.

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 Peterowi Jonossonowi i Centrum Nowych Mediów w Lyonie za druk 3D komór. Badania te były wspierane przez 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, McMaster Dean of Engineering Excellence Undergraduate Summer Research Award oraz Undergraduate Research Opportunities Program.

<ol><li>Tremblay, J. -F. <a target="_blank" href="https://cen.acs.org/articles/94/i28/rise-OLED-displays.html">The rise of OLED displays.</a> Chemical & Engineering News. 94 (28), 30-34 (2016).</li>
<li>Kang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk-Heterojunction+Organic+Solar+Cells%3A+Five+Core+Technologies+for+Their+Commercialization%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells: Five Core Technologies for Their Commercialization.</a> Advanced Materials. 28 (36), 7821-7861 (2016).</li>
<li>Jacoby, M. <a target="_blank" href="https://cen.acs.org/articles/94/i18/future-low-cost-solar-cells.html">The future of low-cost solar cells.</a> Chemical & Engineering News. 94 (18), 30-35 (2016).</li>
<li>Veldhuis, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perovskite+Materials+for+Light-Emitting+Diodes+and+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Perovskite Materials for Light-Emitting Diodes and Lasers.</a> Advanced Materials. 28 (32), 6804-6834 (2016).</li>
<li>Park, N. -G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702114002570">Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology.</a> Materials Today. 18 (2), 65-72 (2015).</li>
<li>Turak, A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ra/c2ra22770c">Interfacial degradation in organic optoelectronics.</a> RSC Advances. 3 (18), 6188(2013).</li>
<li>Scholz, S., Kondakov, D., Lüssem, B., Leo, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation+Mechanisms+and+Reactions+in+Organic+Light-Emitting+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Degradation Mechanisms and Reactions in Organic Light-Emitting Devices.</a> Chemical Reviews. 115 (16), 8449-8503 (2015).</li>
<li>Jørgensen, M., Norrman, K., Gevorgyan, S. A., Tromholt, T., Andreasen, B., Krebs, F. C. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201104187">Stability of Polymer Solar Cells.</a> Advanced Materials. 24 (5), 580-612 (2012).</li>
<li>Habisreutinger, S. N., McMeekin, D. P., Snaith, H. J., Nicholas, R. J. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4961210">Research Update: Strategies for improving the stability of perovskite solar cells.</a> APL Materials. 4 (9), 091503(2016).</li>
<li>Reese, M. O., Sigdel, A. K., Berry, J. J., Ginley, D. S., Shaheen, S. E. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024810001443">A simple miniature controlled-atmosphere chamber for optoelectronic characterizations.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 94 (7), 1254-1258 (2010).</li>
<li>Gevorgyan, S. A., Jorgensen, M., Krebs, F. C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808000627">A setup for studying stability and degradation of polymer solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 736-745 (2008).</li>
<li>Park, J. -S. S., Chae, H., Chung, H. K., Lee, S. I. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2011SeScT..26c4001P">Thin film encapsulation for flexible AM-OLED: a review.</a> Semiconductor Science and Technology. 26 (3), 034001(2011).</li>
<li>Ahmad, J., Bazaka, K., Anderson, L. J., White, R. D., Jacob, M. V. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032113004048">Materials and methods for encapsulation of OPV: A review.</a> Renewable & Sustainable Energy Reviews. 27, 104-117 (2013).</li>
<li>Gevorgyan, S. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148113005132">Round robin performance testing of organic photovoltaic devices.</a> Renewable Energy. 63, 376-387 (2014).</li>
<li>Osterwald, C. R., Hammond, R., Zerlaut, G., D'Aiello, R. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/520103/">Photovoltaic module certification and laboratory accreditation criteria development.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 41, 629-636 (1996).</li>
<li>Turak, A., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/258071100_Systematic_analysis_of_processing_parameters_on_the_ordering_and_performance_of_working_poly3-hexyl-thiophene66-phenyl_C61-butyric_acid_methyl_ester_solar_cells">Systematic analysis of processing parameters on the ordering and performance of working poly(3-hexyl-thiophene):[6,6]-phenyl C(61)-butyric acid methyl ester solar cells.</a> Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2 (5), 53103(2010).</li>
<li>Qi, B., Wang, J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/cp/c3cp51383a">Fill factor in organic solar cells.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (23), 8972-8982 (2013).</li>
<li>Lu, N., Li, L., Sun, P., Liu, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009261414007520">Short-circuit current model of organic solar cells.</a> Chemical Physics Letters. 614, 27-30 (2014).</li>
<li>Qi, B., Wang, J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/jm/c2jm33719c">Open-circuit voltage in organic solar cells.</a> Journal of Materials Chemistry. 22 (46), 24315-24325 (2012).</li>
<li>Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1713036">4.2% efficient organic photovoltaic cells with low series resistances.</a> Applied Physics Letters. 84 (16), 3013-3015 (2004).</li>
<li>Hauch, J. A., Schilinsky, P., Choulis, S. A., Rajoelson, S., Brabec, C. J. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.2975185">The impact of water vapor transmission rate on the lifetime of flexible polymer solar cells.</a> Applied Physics Letters. 93 (10), 103306(2008).</li>
<li>Norrman, K., Madsen, M. V., Gevorgyan, S. A., Krebs, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation+Patterns+in+Water+and+Oxygen+of+an+Inverted+Polymer+Solar+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Degradation Patterns in Water and Oxygen of an Inverted Polymer Solar Cell.</a> Journal of the American Chemical Society. 132 (47), 16883-16892 (2010).</li>
<li>Dameron, A. A., Reese, M. O., Moriconie, T. J., Kempe, M. D. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/255814234_Understanding_Moisture_Ingress_and_Packaging_Requirements_for_Photovoltaic_Modules">Understanding Moisture Ingress and Packaging Requirements for Photovoltaic Modules.</a> Photovoltaics International. 5, 121-130 (2009).</li>
<li>ASTM International. Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate of Sheet Materials Using Dynamic Relative Humidity Measurement. ASTM E398 - 13. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.astm.org/Standards/E398">https://www.astm.org/Standards/E398</a> (2013).</li>
<li>Basha, R. K., Konno, K., Kani, H., Water Kimura, T. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1881836611800182">Water Vapor Transmission Rate of Biomass Based Film Materials.</a> Engineering in Agriculture, Environment and Food. 4 (2), 37-42 (2011).</li>
<li>Kim, N., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024812000608">A correlation study between barrier film performance and shelf lifetime of encapsulated organic solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 101, 140-146 (2012).</li>
<li>Reese, M. O., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808000305">Pathways for the degradation of organic photovoltaic P3HT: PCBM based devices.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 746-752 (2008).</li>
<li>Kempe, M. D., Reese, M. O., Dameron, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+sensitivity+limits+of+water+vapor+transmission+rate+measurements+using+electrical+calcium+test%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the sensitivity limits of water vapor transmission rate measurements using electrical calcium test.</a> Review of Scientific Instruments. 84 (2), 025109(2013).</li>
<li>Reese, M. O., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092702481100050X">Consensus stability testing protocols for organic photovoltaic materials and devices.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (5), 1253-1267 (2011).</li>
<li>Castro, F. Current landscape of standardisation efforts in organic and printed electronics 2015 - a VAMAS review. , National Physical Laboratory. Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/278035615_Current_landscape_of_standardisation_efforts_in_organic_and_printed_electronics_2015_-_a_VAMAS_review">https://www.researchgate.net/publication/278035615_Current_landscape_of_standardisation_efforts_in_organic_and_printed_electronics_2015_-_a_VAMAS_review</a> (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Kluczowymi etapami odtworzenia tego eksperymentu są wydruk komór w celu uniknięcia pęknięć, szczelin lub nieprawidłowego wypełnienia, które mogą zmniejszyć współczynnik przenikania pary wodnej (WVTR), uszczelnienie komory w celu zapobieżenia dostaniu się wilgoci i tlenu poprzez dokręcenie zacisku KF50 w celu pełnego uszczelnienia między górną a dolną częścią komory, użycie epoksydowego kleju odpornego na niskie ciśnienie wokół pinezek kontaktowych lub innych przepustów w celu zapobieżenia przeciekom oraz stworzenie uszcz...

Organiczne i perowskitowe urządzenia optoelektroniczne, ogniwa słoneczne i diody emitujące światło oparte na π sprzężonych półprzewodnikowych cząsteczkach organicznych i halogenkach metaloorganicznych to szybko rozwijająca się dziedzina badań. Organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED) są już głównym elementem technologicznym w oświetleniu i wyświetlaczach1, a organiczne ogniwa fotowoltaiczne zaczęły osiągać wydajność, która czyni je konkurencyjnymi dla krzemu amorficznego2. Niedawny szybki postęp w dziedzinie urządzeń opartych na perowskitach do zastosowań pochłaniających i emitujących światło3,4,5 sugeruje, że tanie, łatwe w obróbce urządzenia prawdopodobnie wkrótce znajdą szerokie zastosowanie. Jednak wszystkie te technologie są wrażliwe na zanieczyszczenia atmosferyczne, w szczególności wilgoć i tlen, co ogranicza ich efektywny okres użytkowania6,7,8,9.
Dla badaczy badających takie systemy, przydatne może być posiadanie elastycznej, łatwej w użyciu, przenośnej i wielokrotnego użytku komory do ochrony takich wrażliwych materiałów lub do kontrolowanego wystawiania ich na zanieczyszczenia10,11. Chociaż możliwe jest użycie komory rękawicowej do charakteryzowania urządzeń wrażliwych na powietrze, te duże, drogie i obojętne środowiska o stałej lokalizacji mogą być niezgodne z szerokim zakresem charakterystyki, który może być wymagany. Aby zapewnić przenośną alternatywę, Reese i wsp.10 zaproponował małą metalową komorę opartą na standardowym kołnierzu próżniowym, odpowiednią do elektrycznej i optycznej charakterystyki urządzeń organicznych. Dostosowaliśmy ten projekt, czyniąc go tańszym i bardziej wszechstronnym dzięki zastosowaniu druku 3D do produkcji elementów komory. Zastosowanie druku 3D, a nie obróbki skrawaniem, pozwala na szybkie, opłacalne dostosowanie do zmieniających się wymagań próbki lub środowiska przy jednoczesnym zachowaniu użyteczności podstawowego projektu. W tym artykule przedstawiamy procedurę wykonania takiej komory i wykorzystania jej do wyodrębnienia charakterystyki prądowo-napięciowej urządzenia z diodą organiczną.
Dobra enkapsulacja urządzeń organicznych i perowskitowych powinna mieć WVTR na poziomie 10-3 - 10-6 g/m2/dzień dla długoterminowej stabilności urządzenia12,13, aby zapewnić mały dopływ wody do urządzenia organicznego nawet w bardzo trudnych warunkach. Ponieważ komora ta została zaprojektowana jako kontrolowane środowisko do celów testowych, a nie jako metoda długoterminowego przechowywania lub enkapsulacji, wymagania dotyczące skutecznej komory nie są tak surowe. Komora powinna być w stanie utrzymać właściwości urządzenia w rozsądnych ramach czasowych w celu przeprowadzenia eksperymentów charakteryzujących. Standardowa procedura działania przy użyciu PLA powoduje, że komora może być używana przez kilka dni, a nawet tygodni z wbudowanym przepływem gazu, bez znaczącej utraty właściwości urządzenia.
Zmiana materiałów, a nawet kształtu i rozmiaru korpusu komory może drastycznie wpłynąć na przenikanie zanieczyszczeń z powietrza do komory. Dlatego wnikanie wilgoci i tlenu musi być dokładnie monitorowane dla każdego projektu, aby określić skuteczność komory. My, oprócz produkcji komory, przedstawiamy prostą procedurę określania WVTR komory, przy użyciu dostępnego na rynku czujnika wilgotności, aby ustalić ramy czasowe wykorzystania komory do eksperymentów.
Tak prosta, ale wszechstronna komora pozwala na przeprowadzanie wielu rodzajów eksperymentów. Mogą one działać jako środowiska obojętnej atmosfery na zewnątrz komory rękawicowej, odpowiednie do charakterystyki elektrycznej i optycznej przez elektryczne porty przepustowe i okno. Ich przenośność pozwala na używanie ich ze standardowym sprzętem do charakteryzacji elektrycznej poza laboratorium, w którym zostały wyprodukowane, co jest przydatne w testach okrężnych pod kątem niezawodności14 lub w celu uzyskania certyfikowanych pomiarów wydajności urządzenia15. Komory te są również szczególnie przydatne do badania skutków wprowadzenia zanieczyszczeń do testów kontrolowanej degradacji, z prostymi modyfikacjami. Zastosowanie druku 3D pozwala na znaczną, szybką adaptację do zmieniających się układów urządzeń, rozmiarów lub wymagań testowych.

<table><tbody><tr><td>DRUKARKA 3D ORION DELTA DESKTOP RTP</td><td>SeeMeCNC</td><td>87999</td><td>Znany w raporcie jako: Drukarka 3D</td></tr><tr><td>1,75 mm Filament PLA</td><td>SeeMeCNC</td><td>50241</td><td>Znany w raporcie jako: PLA</td></tr><tr><td>Somos&reg; Komora WaterShed XC 11122</td><td>Somos wydrukowana</td><td>w Custom Prototypes, Toronto.</td><td>https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html < mocny> Znany w raporcie jako: < / mocny> Wodoodporny polimer</td></tr><tr><td>CURA</td><td>CURA</td><td></td><td>https://ultimaker.com/en/products/cura-software < silny> Znany w raporcie jako: < / mocne> oprogramowanie do krojenia</td></tr><tr><td>Lutownica z 600&deg; Końcówka F</td><td>Weller</td><td>WTCPT</td><td></td></tr><tr><td>Xtralien X100 Źródłowa jednostka miary</td><td>Ossila</td><td>E561</td><td>Znany w raporcie jako:</td></tr><tr><td>Płytka testowa SMU ZIF do pikselowanych podłoży anodowych</td><td>Ossila</td><td>E221</td><td>Znany w raporcie jako: Zerowa siła wciągania/Tablica testowa ZIF;</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td>BNC</tr><tr><td>Ogólny USB A - B</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ogólny USB A - Micro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>#12 O-ring</td><td></td><td></td><td>Źródło unkown Znany w raporcie jako: O-ring</td></tr><tr><td>116 Butyl O-ring</td> Global <td>Rubber Products</td><td>116 VI70</td><td>Kupiony w sklepie Znany w raporcie jako: o-ring</td></tr><tr><td>Pierścień ustalający</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>wydrukowany w 3D we własnej</td></tr><tr><td>komorze dolnej</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>wydrukowany w 3D we własnym</td></tr> domu <tr><td>Górna komora</td><td>McMaster</td><td>NA</td><td>wydrukowany w 3D we własnym</td></tr><tr><td>KF50 Cast Clamp (aluminium)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-C</td><td></td></tr><tr><td>KF50 Pierścień centrujący (aluminium)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>QF50-200-BRB</td><td></td></tr><tr><td>Sn60 / Pb40 Lut</td><td>MG Chemicals</td><td>4895-2270</td><td></td></tr> <tr><td># 4-40 x 3/16 " śruba</td><td></td><td></td><td>maszynowa Sklep z narzędziami</td></tr><tr><td>#4-40 IntThrd Mosiężna stożkowa wkładka jednołopatkowa do mocowania termoplastycznego</td><td></td><td>11125984</td><td>Fastenal wymaga powiązania z firmą / uniwersytetem Znany w raporcie jako: #4-40 mosiężna stożkowa wkładka</td></tr> <tr><td>gwintowanaVarian Torr Seal Sprzęt próżniowy Wysokopróżniowe epoksydowe</td><td>produkty próżniowe Kanada Inc.</td><td></td><td>< silny> znany w raporcie jako: < / mocny> niskociśnieniowy żywica epoksydowa</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Sondy kontaktowe HEADED RADIUS</td><td>Mouser Electornics</td><td>818-S-100-D-3.5-G</td><td>Znany w raporcie jako: pogo pin</td></tr><tr><td>Smiths Interconnect/IDI Contact Sondes Pojemnik lutowniczy</td><td>gniazda Mouser Electornics</td><td>818-R-100-SC</td><<td>strong>Znany w raporcie jako: kubek</td></tr> <tr><td>lutowniczy Rurki teflonowe 1/4"</td><td>Sklep z narzędziami</td>Taśma teflonowa Sklep z narzędziami Rura 1/4" x 1/8" Męska NPT Niklowane mosiężne złącze push-to-connect Mocowanie 442064 Nie te same, które zostały użyte w tym badaniu, ale są funkcjonalnie równoważne < silny> znany w raporcie jako: </mocny> złącze pneumatyczne push-to-connect 1/8" NPT Gwintownik i klucz T <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Sklep z narzędziami</td></tr><tr><td>1/4 "Rura Push-to-Connect Zawory obsługiwane ręcznie</td><td>Fluidline</td><td>7910-56-00</td><td>Znany w raporcie jako:</mocne> ręcznie sterowane zawory push-to-connect</td></tr><tr><td>Czujnik wilgotności Adafruit DHT22 (mały)</td><td>Digi-Key</td><td>385</td><td><silny>Znany w raporcie jako:</mocny> wewnętrzny czujnik wilgotności</td></tr><tr><td>Czujnik wilgotności Adafruit DHT22 (duży)</td><td>Digi-Key</td><td></td><td>Znany w raporcie jako: zewnętrzny czujnik wilgotności</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Środowisko</td> schowka rękawicowego Arduino <td></td><td></td></tr><tr><td>Rezystor</td><td></td><td></td><td></td>10 kOhm Oscilla</tr><tr><td></td> Xtralien Scientific Python IDE Oscilla <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Znany w raporcie jako: Python IDE</td></tr></tbody></table>

wydrukowana w 3d komora do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych

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

W tym manuskrypcie opisujemy produkcję małej, przenośnej, łatwej w użyciu komory atmosferycznej dla organicznych i perowskitowych urządzeń optoelektronicznych, wykorzystującej druk 3D. Ponieważ tego typu urządzenia są wrażliwe na wilgoć i tlen, taka komora może pomóc naukowcom w scharakteryzowaniu właściwości elektronicznych i stabilności. Komora jest przeznaczona do użytku jako tymczasowe, wielokrotnego użytku i stabilne środowisko o kontrolowanych właściwościach (w tym wilgotności, wprowadzaniu gazu i temperaturze). Może być stosowany do ochrony materiałów wrażliwych na powietrze lub do wystawiania ich na działanie zanieczyszczeń w kontrolowany sposób w celu przeprowadzenia badań degradacji. Aby scharakteryzować właściwości komory, przedstawiamy prostą procedurę określania szybkości przenikania pary wodnej (WVTR) na podstawie wilgotności względnej mierzonej przez standardowy czujnik wilgotności. Ta standardowa procedura operacyjna, wykorzystująca 50% gęstość wypełnienia kwasem polimlekowym (PLA), daje w efekcie komorę, która może być używana przez wiele tygodni bez znaczącej utraty właściwości urządzenia. Wszechstronność i łatwość obsługi komory pozwala na dostosowanie jej do wszelkich warunków charakteryzacji, które wymagają kompaktowej, kontrolowanej atmosfery.

Pomiary prądowo-napięciowe:
Ta komora została zaprojektowana w celu umożliwienia testowania urządzeń diodowych wrażliwych na działanie powietrza, takich jak organiczne lub perowskitowe ogniwa słoneczne bądź diody emitujące światło. Może ona służyć jako wielorazowa, tymczasowa enkapsulacja lub jako metoda wprowadzania zanieczyszczeń w celu przeprowadzenia kontrolowanych testów degradacji. Przedstawione tutaj krzy...

Tutaj prezentujemy protokół do projektowania, produkcji i użytkowania prostej, wszechstronnej, drukowanej w 3D i kontrolowanej komory atmosferycznej do optycznej i elektrycznej charakterystyki wrażliwych na powietrze organicznych urządzeń optoelektronicznych.

Wydrukowana w 3D komora do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych

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

Przenośna, wszechstronna, drukowana w 3D komora środowiskowa może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie elektroniki organicznej, szczególnie związane z degradacją urządzeń w różnych warunkach. Główną zaletą korzystania z komory drukowanej w 3D jest to, że pozwala ona na szybkie dostosowanie kosztów do zmieniających się wymagań próbki lub środowiska, przy jednoczesnym zachowaniu użyteczności podstawowego projektu. Niski koszt i szybkość produkcji z wykorzystaniem druku 3D pozwala badaczom na szybką modyfikację naszych projektów tak, aby odpowiadały ich celom.Obejmuje to różne rozmiary urządzeń, dodatkowe porty i dodatkowe czujniki. Cechą komór jest sposób ich wykonania. Jest to przykład jednego projektu, sześciopikselowej komory testowej IV.Wykonany jest z wydrukowanych w 3D elementów górnej komory, pierścienia ustalającego i dolnej komory. Zapewnia to przegląd montażu komory z urządzeniem. O-ring i uszczelka nie są drukowane w 3D.Na razie skup się na górnej komorze. Wewnętrzna powierzchnia górnej komory powinna być skierowana do góry. Zlokalizuj jeden z czterech otworów prowadzących i wywierć otwór do gwintowania.Po nakręceniu wszystkich otworów umieść mosiężną stożkową wkładkę gwintowaną w jednym z nich, o mniejszej średnicy w dół. Wciśnij rozgrzaną końcówkę lutownicy do gwintowanej wkładki, wywierając nominalny nacisk, aby przesunąć wkładkę prosto w dół. Zatrzymaj się, gdy górna powierzchnia wkładu znajduje się około jednego milimetra powyżej wewnętrznej powierzchni górnej komory.Gdy plastik jest jeszcze gorący, użyj krawędzi prostej krawędzi, aby lekko docisnąć wkładkę, aby zrównała się z powierzchnią komory. Pozostaw plastik do ostygnięcia przez minutę, a następnie dodaj drugą wkładkę. Następnie umieść pierścień ustalający na wkładce, aby upewnić się, że otwory są wyrównane.Wykonaj te same czynności, aby zainstalować wkładki w pozostałych otworach. Po umieszczeniu wkładek włóż o-ring w okrągły rowek na powierzchni komory i wciśnij go. Następnie zdobądź urządzenie organiczne.W tym przypadku dioda sześciopikselowa. W celu przetestowania umieść urządzenie organiczne na wierzchu o-ringu. Następnie wyrównaj otwory pierścieni ustalających z metalowymi wkładkami w górnej komorze.Użyj, aby połączyć je ze sobą i dociśnij urządzenie do o-ringu. Oto przykład górnej komory z urządzeniem i pierścieniem ustalającym na miejscu. O-ring powinien całkowicie pasować do rowka, wolny od cząstek bersa i powinien być ściśnięty od 15 do 25 procent jego przekroju, aby zapewnić odpowiednie uszczelnienie.Nie pękaj sample podczas dokręcania. Po zakończeniu pozostaw zmontowaną górną komorę w schowku na rękawiczki na co najmniej 24 godziny. Mając zespół górnej komory w schowku podręcznym, przejdź do pracy z dolną komorą.W dolnej komorze znajdują się otwory na piny stykowe potrzebne w pomiarach napięcia prądowego. Połącz każdy styk z pinem pogo i kubkiem lutowniczym. Włóż od sześciu do siedmiu milimetrów wąskiego końca pinu pogo do kubka lutowniczego.Użyj pomocnych rąk, aby podeprzeć części kołka kontaktowego w poziomie. Przyłóż rozgrzaną końcówkę lutownicy do obszaru połączenia między pinem pogo a kubkiem. Wciśnij lut w obszar połączenia i kontynuuj podgrzewanie obszaru, aż lut się stopi.Po zakończeniu cienka gładka warstwa lutu powinna pokryć obszar między dwiema częściami dookoła. Lut należy umieścić na zewnątrz kołka, ponieważ wnętrza spowoduje, że kołek stanie się bezużyteczny. Zawsze należy sprawdzić połączenie elektryczne na sworzniu i miseczce przed i po zamontowaniu na komorze.Wsuń gotowy kołek kontaktowy do jednego z otworów w zewnętrznej powierzchni dolnej komory. Zatrzymaj się, gdy około 2.2 centymetra kubka lutowniczego wystaje z zewnętrznej powierzchni. Użyj żywicy epoksydowej odpowiedniej do zastosowań próżniowych i nałóż ją wokół kołka kontaktowego i otworu, aby zapobiec wnikaniu powietrza.Nałóż żywicę epoksydową wokół otworu, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Najlepiej pozostawić żywicę epoksydową do utwardzenia przez 24 godziny w temperaturze 25 stopni Celsjusza przed powtórzeniem kroków dla każdego kołka kontaktowego. Dla każdego z kołków upewnij się, że ustawiona żywica jest biała.Po naciśnięciu powinien być solidny. Dodaj przewody do pinów stykowych niezbędnych do podłączenia go do płytki pomiarowej. W tym momencie umieść zmontowaną dolną komorę w schowku rękawicowym z górną komorą i pozostaw ją na co najmniej 24 godziny.Po 24 godzinach wróć do schowka na rękawiczki w celu końcowego montażu. Pracuj w schowku rękawicowym i nałóż uszczelkę centrującą KF50 na dolną komorę. Następnie wyrównaj nacięcia w dwóch komorach.Następnie umieść górną komorę na dolnej. Aby zabezpieczyć części, otwórz KF50 clamp i umieść go wokół krawędzi dwóch komór. Dokręć nakrętkę motylkową tak mocno, jak to możliwe, aby dokręcić.Pozostaw gotową komorę w schowku na rękawiczki do czasu, aż będzie potrzebna. Przygotuj komputer i inny niezbędny sprzęt do eksperymentu. Obejmuje to źródłową jednostkę pomiarową i płytkę testową zerowej siły wtrącania.Podłącz BNC z pierwszego kanału SMU do płytki testowej. Podłącz jednostkę SMU do komputera za pomocą USB. Podłącz również zasilacz do SMU.Skonfiguruj oprogramowanie komputerowe do pomiaru. Na SMU znajdź przełącznik zakresu oznaczony dwa i przełącz go do pozycji włączonej. Teraz przynieś w pełni zmontowaną komorę ze schowka na rękawiczki.Podłącz styki komór do płytki testowej. Skoncentruj się na jednym pikselu i przełącz pin katody na masę. Przełącz pin anody na BNC.Upewnij się, że pozostałe piksele są wyłączone. Uruchom oprogramowanie, aby wykonać pomiary. Na tym wykresie w kolorze jasnoniebieskim znajduje się krzywa napięcia gęstości prądu standardowego organicznego urządzenia fotowoltaicznego wewnątrz komory bez oświetlenia.Ciemnoniebieska krzywa jest przeznaczona dla tego samego urządzenia, zamknięta szkiełkiem mikroskopowym nad obszarem aktywnym i uszczelniona żywicą epoksydową. Są to te same dwa systemy oświetlone z laboratoryjnego źródła światła. Wykresy pokazują oczekiwane zachowanie diody.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby wykonać dobre połączenie elektryczne między urządzeniem a komorą za pomocą kołków pogo oraz między komorą a płytką pomiarową za pomocą odpowiedniego okablowania lub kołnierza wsporczego. Zgodnie z tą procedurą możliwe jest wykonanie komory odpowiedniej do testów krótkoterminowych, jeśli zachowa się ostrożność w celu zapobieżenia wyciekom. Zawsze sprawdzaj szybkość przenikania pary wodnej i tlenu do komory, gdy używasz różnych materiałów lub konstrukcji.Ta wydrukowana w 3D komora środowiskowa zapewnia tanie, wszechstronne i konfigurowalne podejście do testowania degradacji urządzenia. Badacze mogą szybko i łatwo wprowadzać modyfikacje dostosowane do własnych celów w testowaniu urządzeń.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Ten artykuł przedstawia protokół zoptymalizowany pod kątem produkcji chipów mikroprzepływowych oraz konfiguracji eksperymentów mikroprzepływowych do pomiaru długości życia i fenotypów komórkowych pojedynczych komórek drożdży.

Wykorzystanie urządzeń mikroprzepływowych do pomiaru długości życia i fenotypów komórkowych w pojedynczych pączkujących komórkach drożdży

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

Opisujemy proces produkcji i testowania termometrów fotonicznych.

Produkcja i testowanie termometrów fotonicznych

Ta publikacja opisuje produkcję urządzenia typu organ-on-chip ze zintegrowanymi elektrodami do bezpośredniego oznaczania oporu elektrycznego przezśródbłonka (TEER). W celu walidacji bariera krew-mózg została naśladowana wewnątrz tego urządzenia mikroprzepływowego i monitorowano jego funkcję bariery. Przedstawione metody integracji elektrod i bezpośredniego oznaczania ilościowego TEER mają ogólne zastosowanie.

Produkcja i walidacja systemu Organ-on-chip ze zintegrowanymi elektrodami do bezpośredniego ilościowego określania przezśródbłonkowej rezystancji elektrycznej

Przedstawiono protokół produkcji prostych strukturalnych organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED).

Produkcja i charakterystyka organicznych diod elektroluminescencyjnych osadzanych próżniowo

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

Ta praca przedstawia czujnik pomiaru odkształcenia składający się z mechanizmu wzmacniającego i mikroskopu polidimetylosiloksanowego, wykonany przy użyciu ulepszonej drukarki 3D.

Produkcja urządzenia do pomiaru odkształceń z ulepszoną drukarką 3D

Tutaj prezentujemy protokoły analizy przebudowy kości w ramach platformy lab-on-a-chip. Wydrukowane w 3D mechaniczne urządzenie ładujące można sparować z platformą w celu wywołania mechanostransdukcji osteocytów poprzez deformację macierzy komórkowej. Platforma może być również wykorzystana do ilościowego określenia funkcjonalnych wyników przebudowy kości na podstawie osteoklastów i osteoblastów (resorpcja/tworzenie).

Platforma lab-on-a-chip do stymulacji mechanotransdukcji osteocytów i analizy funkcjonalnych wyników przebudowy kości

Ten artykuł opisuje protokół wraz z analizą porównawczą dwóch technik wytwarzania mikroprzepływowego, a mianowicie fotolitografii/trawienia na mokro/termicznego łączenia oraz selektywnego trawienia indukowanego laserem (SLE), które są odpowiednie dla warunków wysokiego ciśnienia. Techniki te stanowią platformy umożliwiające bezpośrednią obserwację przepływu płynów w zastępczych ośrodkach przepuszczalnych i systemach szczelinowych w warunkach złożowych.

Techniki wytwarzania mikroprzepływowego do wysokociśnieniowych prób transportu nadkrytycznej piany CO2 w mikroskali w pękniętych zbiornikach niekonwencjonalnych

Manuskrypt ten przedstawia nowatorskie, innowacyjne urządzenie oświetleniowe wydrukowane w 3D do badania terapii fotodynamicznej za pośrednictwem Rose Bengal in vitro.

Opracowanie innowacyjnego urządzenia oświetleniowego opartego na diodach LED do zastosowania terapii fotodynamicznej in vitro z użyciem róży bengalskiej

Poznaj metodę budowy wydrukowanej w 3D komory do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych. Protokół umożliwia szybkie modyfikacje projektu i kontrolowane warunki atmosferyczne.

Wydrukowana w 3D komora do testowania degradacji organicznych urządzeń optoelektronicznych

Przeglądaj więcej filmów