Un metodo semplice e scalabile di fabbricazione per dispositivi elettronici organici sui tessili
Summary
In questo articolo, vi presentiamo un protocollo per depositare selettivamente materiali organici sui tessuti, che consente l'integrazione diretta di dispositivi elettronici organici con indossabili. I dispositivi fabbricati possono essere pienamente integrati nel settore tessile, rispettando il loro aspetto meccanico e consentendo capacità di rilevamento.
Abstract
Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.
Introduction
Il campo di elettronica indossabile è un mercato in rapida crescita dovrebbe essere del valore di 50 miliardi di euro nel 2025, più di tre volte il mercato attuale. La sfida principale per dispositivi indossabili attuale è che solidi allegati elettronici intrusive limitano l'utilizzo di dispositivi stabiliti nei sistemi indossabili. Utilizzando tessuti che sono già presenti nella vita quotidiana è un approccio molto attraente e semplice per evitare questa limitazione. Grazie alla sua capacità elastica, alcune parti dell'indumento che indossiamo sono naturalmente in stretto contatto con la pelle. Molti esempi di abiti eleganti disponibili oggi sul mercato si basano su, display sottili di plastica, tastiere e dispositivi di sorgente di luce incorporati nei tessuti, che collega l'elettronica con gli esseri umani in un modo alla moda 1. In pratica lo sport, monitoraggio della salute si basa su elettrodi tessili, che offrono alternative comode da utilizzati comunemente elettrodi adesivi e braccialetti di metallo. Qui, fibre conduttive sonodirettamente integrato con tessuti elastici per evitare irritazioni della pelle e altri disagi durante l'utilizzo prolungato. Inoltre, tessili offrono una serie di opportunità di integrare sensori curvatura per catturare il movimento 2, per integrare i sensori di taglio per lo sviluppo di attuatori robotici funzionali 3, e certamente integrare biosensori attraverso la rivelazione di un analita nel sudore 4.
La moderna tecnologia indossabile si basa su materiali semiconduttori a base di carbonio che forniscono dispositivi elettronici con proprietà uniche. La natura "soft" di sostanze organiche offre migliori proprietà meccaniche per l'interfacciamento con il corpo umano rispetto alla elettronica a stato solido tradizionali. Questa compatibilità meccanica, in coppia con substrati flessibili meccanicamente, consente l'impiego di fattori di forma non planari in dispositivi quali tessili. L'uso di sostanze organiche è rilevante anche nelle scienze della vita a causa della loro ele mistactronic e ionici conducibilità 5. Inoltre, semiconduttori organici e materiali optoelettronici potenziare una grande varietà di dispositivi funzionali con display, transistor, logica e capacità di potenza 6, 7, 8, 9. La principale difficoltà nella fabbricazione di tali dispositivi organici è la deposizione controllata di materiali funzionali sulle superfici non planari di tessuti. tecniche di microfabbricazione convenzionali sono essenzialmente limitati dalla incompatibilità del processo di deposizione con la dimensionalità strutturale di substrati tessili.
Qui, descriviamo un semplice e scalabile protocollo di fabbricazione che consente la deposizione selettiva di polimeri conduttori su tessuti strutturati. Il processo presentato permette la fabbricazione di dispositivi elettronici indossabili e conformazionale. L'approccio è basato sulla patterning del commercially disponibili conduzione poli polimero (3,4-ethylenedioxythiophene): poli (stirene solfonato) (PEDOT PSS) e un polidimetilsilossano materiale elastomerico stencil (PDMS) sulla tessile. Questa combinazione permette il confinamento efficiente del PEDOT acquosa: soluzione PSS, nonché per la conservazione delle proprietà morbido ed estensibile di tessuti. Questo metodo di fabbricazione semplice ed affidabile apre la strada per la fabbricazione di una varietà di dispositivi elettronici direttamente sui tessuti in modo economicamente efficiente e industrialmente scalabile.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il patterning di materiali conduttori è uno dei primi passi nella fabbricazione di dispositivi elettronici funzionali. Questo può diventare difficile, come il processo di fabbricazione deve tener conto delle proprietà chimiche e fisiche di tali materiali, e il flusso di processo deve considerare il materiale trasversale compatibilità tra le fasi di fabbricazione. Nella microfabbricazione di dispositivi elettronici organici, questi due aspetti sono ancora più significativi a causa della natura altamente reattiva di …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the BPI PIAVE AUTONOTEX grant for the financial support.
Materials
| SYLGARD 184, Silicone elastomer kit (Base and Curing agent) | Dow Corning | PDMS elastomer | |
| The conducting polymer formulation | |||
| CleviosTM PH 1000 PEDOT:PSS | Heraeus | Conductive polymer | |
| Ethylene glycol | Sigma-Aldrich | 03750-250ML | Solvent (EG), CAS: 107-21-1 |
| 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane | Sigma-Aldrich | M6514 | Cros linker (GOPs), CAS: 2530-85-0 |
| 4-dodecylbenzenesulfonic acid | Sigma-Aldrich | 44198 | (DBSA), CAS: 121-65-3 |
| The ionic liquid gel | |||
| UV lamp DFE 2340 | C.I.F/ ATHELEC | DP134 | UV-365nm |
| 1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate | Sigma-Aldrich | 51682-100G-F | Ionic Liquid (IL), CAS: 342573-75-5 |
| Poly(ethylene glycol) diacrylate | Sigma-Aldrich | 455008-100ML | Mn 700, CAS: 26570-48-9 |
| 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon | Sigma-Aldrich | 405655-50ML | Phot Initiator (PI), CAS: 7473-98-5 |
| The textile fabric | VWR | Spec-Wipe 7 Wipers | 100% interlock knit polyester fabric |
| The polyimide film | DuPont | HN100 | Polyimide film with 125 µm thickness |
Riferimenti
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