Dit artikel beschrijft een snel en eenvoudig productieproces van ionische elektromechanisch actieve composietmaterialen voor actuatoren in biomedische, biomimetische en zachte robotica toepassingen. De belangrijkste fabricagestappen, hun belang voor de uiteindelijke eigenschappen van de actuatoren en enkele van de belangrijkste karakteriseringstechnieken worden in detail beschreven.
Ionische elektromechanisch actieve capacitieve laminaat zijn een soort slim materiaal dat beweegt in reactie op elektrische stimulatie. Door het zachte, conforme en biomimetische karakter van deze vervorming hebben actuatoren gemaakt van het laminaat steeds meer interesse gekregen in zachte robotica en (bio)medische toepassingen. Er zijn echter methoden nodig om het actieve materiaal gemakkelijk in grote (zelfs industriële) hoeveelheden en met een hoge batch-to-batch en herhaalbaarheid binnen partij te fabriceren om de kennis van laboratorium naar industrie over te brengen. Dit protocol beschrijft een eenvoudige, industrieel schaalbare en reproduceerbare methode voor de fabricage van elektromechanisch actieve capacitieve laminiaters op basis van ionische koolstofen de bereiding van actuatoren die daarvan zijn gemaakt. De opname van een passieve en chemisch inerte (onoplosbare) middenlaag (bijvoorbeeld een met textiel versterkt polymeernetwerk of microporeus Teflon) onderscheidt de methode van anderen. Het protocol is verdeeld in vijf stappen: membraanvoorbereiding, elektrodevoorbereiding, stroomcollectorbevestiging, snijden en vormgeven en bediening. Het volgen van het protocol resulteert in een actief materiaal dat bijvoorbeeld een willekeurig gevormd object kan begrijpen en vasthouden, zoals in het artikel wordt aangetoond.
Ionisch elektromechanisch actieve polymeer- of polymere composieten zijn intrinsiek zachte en conforme materialen die steeds meer belangstelling hebben gekregen voor verschillende zachte robotica en biomimetische toepassingen (bijvoorbeeld als actuatoren, grijpers of biogeïnspireerde robots1,2). Dit type materiaal reageert op elektrische signalen in het bereik van een paar volt, waardoor ze gemakkelijk te integreren zijn met conventionele elektronica en krachtbronnen3. Veel verschillende soorten ionische actuator basismaterialen zijn beschikbaar, zoals beschreven in detail elders4, en weer zeer recent5. Bovendien is de laatste tijd met name benadrukt dat de ontwikkeling van zachte robotapparaten nauw verbonden zal zijn met de ontwikkeling van geavanceerde productieprocessen voor relevante actieve materialen en componenten6. Bovendien is het belang van een efficiënte en gevestigde processtroom bij de bereiding van reproduceerbare actuatoren die het potentieel hebben om van het laboratorium naar de industrie over te stappen, ook in eerdere op methoden gebaseerde studiesbenadrukt 7.
In de afgelopen decennia zijn veel fabricagemethoden ontwikkeld of aangepast voor de bereiding van actuatoren (bv. laag-voor-laag gieten8 en warmpersen9,10, impregnatie-reductie11, schilderij12,13, of sputteren en daaropvolgende elektrochemische synthese14,15, inkjet druk16 en spin-coating17); sommige methoden zijn universeler, en sommige zijn meer beperkend in termen van materiaalselectie dan anderen. Echter, veel van de huidige methoden zijn vrij ingewikkeld en / of meer geschikt voor laboratorium schaal fabricage. Het huidige protocol richt zich op een snelle, herhaalbare, betrouwbare, geautomatiseerde en schaalbare actuator fabricage methode om actieve laminaat te produceren met lage batch-to-batch en binnen-batch variabiliteit en een lange actuator levensduur18. Deze methode kan worden gebruikt door materiaalwetenschappers om krachtige actuatoren te ontwikkelen voor de volgende generatie biogeïnspireerde toepassingen. Bovendien, na deze methode zonder wijzigingen geeft zachte robotica ingenieurs en docenten een actief materiaal voor de ontwikkeling en prototyping van nieuwe apparaten, of voor het onderwijzen van zachte robotica concepten.
Ionische elektromechanisch actieve polymeer- of polymere actuatoren zijn meestal gemaakt van twee- of drielaags laminaire composieten en buigen in reactie op elektrische stimulatie in het bereik van enkele volt(figuur 1). Deze buigbeweging wordt veroorzaakt door de zwellings- en contractieeffecten in de elektrodelagen, en wordt meestal veroorzaakt door faradaische (redox)-reacties op de elektroden (bijvoorbeeld in het geval van elektromechanisch actieve polymeren (EAP’s) zoals de geleidende polymeren) of door capacitief opladen van de dubbele laag (bijvoorbeeld in polymeerelektroden op basis van koolstof, waar het polymeer alleen als bindmiddel kan fungeren). In dit protocol (figuur 2) richten we ons op het laatste; we tonen de fabricage van een elektromechanisch actief composiet dat bestaat uit twee hoge specifieke oppervlakte elektronisch geleidende koolstofgebaseerde elektroden die worden gescheiden door een inert ion-geleidend membraan dat de beweging van kationen en anionen tussen de elektroden vergemakkelijkt – een configuratie die sterk lijkt op de supercondensatoren. Dit type actuator buigt in reactie op capacitief laden/ontladen en de daaruit voortvloeiende zwelling/samentrekking van de elektroden wordt meestal toegeschreven aan de verschillen in het volume en de mobiliteit van kationen en anions van het elektrolyt8,10,19. Tenzij oppervlakte-gefunctionaliseerde koolstof wordt gebruikt als het actieve materiaal of de capacitieve composiet wordt gebruikt buiten de elektrochemische stabiliteit potentieel venster van het elektrolyt, geen faradaic reacties worden verwacht plaats te vinden op dit type elektroden20. Het ontbreken van faradaic reacties is de belangrijkste bijdrage aan de gunstig lange levensduur van dit actuatormateriaal (d.w.z., duizenden cycli in lucht8,18 getoond voor verschillende capacitieve actuatoren).
Figuur 1: De structuur van de op koolstof gebaseerde actuator in de neutrale (A) en in de aangedreven toestand (B). (B) wijst ook op de belangrijkste kenmerken die de prestaties van een ionische actuator bepalen. Opmerking: het cijfer wordt niet op schaal aangetrokken. Ionengrootte is overdreven om het meest geciteerde actuatiemechanisme te illustreren dat voorkomt in het geval van een inert membraan dat de mobiliteit van zowel anionen als kationen van het elektrolyt mogelijk maakt (bijvoorbeeld ionische vloeistof). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Het verkrijgen van een functioneel membraan dat intact blijft gedurende het hele fabricageproces is een van de belangrijkste stappen in de succesvolle actuatorvoorbereiding. Een high-performance membraan voor een actuator is zo dun mogelijk en maakt ionische geleidbaarheid tussen de elektroden mogelijk, terwijl het blokkeren van elke elektronische geleidbaarheid. De ionische geleidbaarheid in het membraan kan het gevolg zijn van het combineren van het elektrolyt met een inert poreus netwerk (bijvoorbeeld de aanpak die in dit protocol wordt gebruikt) of door het gebruik van specifieke polymeren met covalent gebonden geïoniseerde eenheden of andere groepen die interacties met het elektrolyt mogelijk maken. De eerste benadering heeft hier de voorkeur voor zijn eenvoud, terwijl specifiek op maat gemaakte interacties tussen het elektrolyt en het polymeernetwerk ook voordelen kunnen hebben, als ongunstige interacties (bijvoorbeeld het blokkeren of vertragen van ionenbewegingen aanzienlijk als gevolg van interacties) kunnen worden uitgesloten. De uitgebreide selectie van ionomische of anderszins actieve membranen voor elektromechanisch actieve actuatoren en de daaruit voortvloeiende werkingsmechanismen zijn onlangs herzien21. De membraanselectie speelt, naast de elektrodeselectie, een cruciale rol in de prestaties, levensduur en actuatiemechanisme van de actuator. Het huidige protocol richt zich voornamelijk op inerte membranen die de poreuze structuur voor ionenmigratie bieden (zoals afgebeeld op figuur 1),hoewel delen van het protocol (bijvoorbeeld membraanoptie C) ook gunstig kunnen zijn voor actieve membranen.
Naast de membraanmateriaalselectie speelt de fabricagemethode ook een belangrijke rol bij het verkrijgen van een functionele afscheider voor het composiet. Eerder gebruikte gegoten membranen hebben de neiging om te smelten tijdens de latere hot-pressing stap en kunnen daarom kortsluiting hotspots22. Bovendien hebben commerciële ionomische membranen (bijvoorbeeld Nafion) de neiging om aanzienlijk op te zwellen en gespen in reactie op oplosmiddelen die worden gebruikt in de latere productiestappen12, en sommige polymeren (bijvoorbeeld cellulose23)staan erom bekend dat ze tot op zekere hoogte oplossen in sommige ionische vloeistoffen, wat mogelijk problemen veroorzaakt met de herhaalbaarheid van het fabricageproces en resulteert in een slechte uniformiteit van de elektroden. Daarom richt dit protocol zich op actuatoren met een integraal passief en chemisch inert component in het membraan (bijvoorbeeld glasvezel of zijde met PVDF of PTFE) die het composiet stopt met zwellen en knikken in latere fabricagestappen of kortsluitingshotspots vormen. Bovendien vereenvoudigt de toevoeging van een inerte en passieve component het productieproces aanzienlijk en maakt het grotere batchgroottes mogelijk in vergelijking met meer traditionele methoden.
De opname van een passieve versterking in het membraan werd voor het eerst geïntroduceerd door Kaasik etal. 18 om de bovengenoemde problemen in het actuatorproductieproces aan te pakken. De opname van een geweven textielversterking (zie ook figuur 3B en 3D)introduceert verder de mogelijkheid om gereedschappen te integreren in de actieve composiet24 of om slim textiel te ontwikkelen18. Daarom is het membraan optie C in het protocol meer geschikt voor dergelijke toepassingen. In het geval van geminiaturiseerde actuatoren (in het submillimeterniveau) wordt de passief-naar-actieve componentverhouding in het membraan echter steeds ongunstiger en kan de opname van een geordende textielversterking de prestaties van de actuator en de herhaalbaarheid van monster tot monster negatief gaan beïnvloeden. Bovendien kan de richting van de wapening (langs of diagonaal met betrekking tot de buigrichting) de prestaties van complexer gevormde actuatoren onverwacht beïnvloeden. Daarom zou een minder geordende en zeer poreuze inerte structuur voordeliger zijn voor geminiaturiseerde actuatoren en complexere actuatorvormen.
Polytetrafluorethyleen (PTFE, ook bekend onder de handelsnaam Teflon) is een van de meest inerte polymeren weten tot nu toe. Het is meestal zeer hydrofoob, maar oppervlakte-behandelde versies die hydrofiel zijn gemaakt bestaan, die gemakkelijker bruikbaar zijn in de actuator fabricage. Figuur 3A illustreert de willekeurige structuur van een inerte hydrofielPTFE filtratiemembraan dat in dit protocol werd gebruikt voor actuatorvoorbereiding. Naast de uniformiteit van dit materiaal in alle richtingen die gunstig is voor het uitsnijden van geminiaturiseerde actuatoren of complexe vormen, met behulp van een commerciële filtratie membraan met gecontroleerde porositeit verder vereenvoudigt de actuator fabricage proces door bijna elimineren van de noodzaak voor een membraan voorbereiding. Bovendien zijn membraandiktes tot 30 μm uiterst moeilijk te verkrijgen in de eerder beschreven textielversterkte configuratie. Daarom moeten op PTFE gebaseerde actuatorfabricagemethoden (opties A en B) uit dit protocol in de meeste gevallen de voorkeur krijgen, aangezien optie A sneller is, maar actuatoren die met optie B worden gemaakt, tonen grotere stammen (in het frequentiebereik in figuur 4B). De zachte grijper geïntroduceerd in de representatieve resultaten sectie werd ook bereid met behulp van de PTFE membraan eerst gedrenkt in elektrolyt.
Nadat een functioneel membraan is voorbereid, gaat het protocol verder met de elektrodevoorbereiding en de huidige collector-bevestiging. De op koolstof gebaseerde elektroden worden toegevoegd met behulp van spray-coating – een industrieel vastgestelde procedure die een hoge controle over de resulterende elektrode laag dikte mogelijk. Er worden meer uniforme elektroden geproduceerd met een spuitcoating in vergelijking met bijvoorbeeld de gietmethode (of mogelijk ook andere vloeibare methoden) waarbij sedimentatie van koolstofdeeltjes tijdens het drogen van de film25 is bekend. Bovendien is een ander kenmerk van de gepresenteerde fabricagemethode gebaseerd op de oplosmiddelselectiestrategie die het belangrijkst is in het geval van met textiel versterkte membranen. Om precies te zijn lost 4-methyl-2-pentanone (het oplosmiddel in de elektrodesuspensie en lijmoplossing) de inerte membraanversterkingen of PVDF die worden gebruikt in de membraanoplossing van het met textiel versterkte membraan niet op. Daarom wordt het risico van kortsluiting hotspots in de composiet tijdens spray coating verder verminderd.
Het capacitieve laminaat is al actief na het aanbrengen van koolstofelektroden. Echter, een orde van grootte snellere actuatoren26 worden verkregen met de toepassing van goudstroom verzamelaars. Een andere belangrijke stap in het protocol is de bevestiging van de huidige collectoren, terwijl de overeenkomstige elektrode is in de uitgerekte staat (dat wil zeggen, de composiet is gebogen). Daarom wordt in de neutrale vlakstaat van de actuator het bladgoud in het submillimeterniveau gegespt. Deze buffering-by-buckling27 aanpak maakt hogere vervormingen zonder breken dan anders mogelijk zou zijn voor een fijne (~ 100 nm) metalen plaat.
Alle actuator productiestappen (membraanvoorbereiding, elektrode spuiten, huidige collector attachment) zijn ook samengevat in figuur 2. Voor de performance characterization demonstratie hebben we een grijper voorbereid die een willekeurig gevormd object met een willekeurige oppervlaktetextuur vastgrijpt, vasthoudt en vrijgeeft. Eenvoudigere geometrieën, zoals rechthoekige monsters met een beeldverhouding van 1:4 of hoger (bijvoorbeeld 4 mm tot 20 mm of zelfs 1 mm tot 20 mm28)die uit het actieve materiaal zijn gesneden en in de cantileverpositie zijn geklemd, zijn ook zeer typerend voor materiaalkarakterisering of andere toepassingen die gebruikmaken van het buiggedrag.
Het artikel eindigt met een korte introductie in de typische ionische elektromechanisch actieve capacitieve materiaalkarakterisering en probleemoplossing technieken met behulp van de eenvoudiger rechthoekige actuator geometrie. We laten zien hoe je gemeenschappelijke elektrochemische karakteriseringstechnieken zoals cyclische voltammetrie (CV) en elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) gebruiken om het actuatormateriaal in meer detail te karakteriseren en op te lossen. De visualisatie van de composiet in sub-millimeter niveau wordt gedaan met behulp van scanning elektronenmicroscopie (SEM), waarvoor we gebruik maken van de cryo-breken techniek om de monsters voor te bereiden. De polymere aard van het materiaal maakt het moeilijk om duidelijke dwarsdoorsnedes te verkrijgen met slechts regelmatig snijden. Het breken van bevroren monsters resulteert echter in goed gedefinieerde dwarsdoorsnedes.
Figuur 2: Overzicht van het fabricageproces. De belangrijkste stappen worden gemarkeerd. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
We presenteerden een eenvoudige, snelle, herhaalbare en veelzijdige fabricagemethode voor ionische elektromechanisch actieve composietvoorbereiding voor verschillende actuatortoepassingen, en met kleine wijzigingen ook voor energieopslag, oogsten33 of sensing34 toepassingen. De huidige methode richt zich op membranen met een integraal passief en chemisch inert component (bijvoorbeeld een met textiel versterkt polymeernetwerk of een zeer poreus Teflon membraan, zie ook figuur 3), omdat dergelijke membranen het actuatorvoorbereidingsproces ook op grote schaal aanzienlijk vereenvoudigen. Bovendien hebben de resulterende membranen een lager risico op zwelling en knik als gevolg van oplosmiddelen (of elektrolyt) in de elektrodesuspensie of van kortsluitingshotspotvorming in vergelijking met veel andere gangbare actuatorfabricagemethoden en -materialen.
De kritische stappen in de capacitieve actuator laminaat voorbereiding zijn het membraan voorbereiding, elektrode fabricage, huidige collector bevestiging, snijden, en contact (Figuur 2). Elk van deze stappen laat ruimte voor maatwerk en prestatieoptimalisatie, maar ook voor fouten. In de volgende sectie zullen we de gunstige wijzigingen en probleemoplossingsstrategieën van deze fabricagemethode nader in detail bespreken. Een hoogwaardige composiet is het resultaat van het samenspel van verschillende belangrijke aspecten die in gedachten moeten worden gehouden: voldoende elektronische geleidbaarheid langs de elektrode (voeg goudstroomcollectortoehal n.a.v. koolstofelektroden toe); voldoende ionische geleidbaarheid door het membraan (gebruik een dun poreus membraan en voldoende hoeveelheid elektrolyt met een lage viscositeit, vermindert het risico op ongunstige interacties tussen het membraan en het elektrolyt met behulp van een inert polymeernetwerk); hoge oppervlakte van de elektrode (selecteer een geschikt koolstoftype); op maat gemaakte elektrolyten die resulteren in asymmetrische zwelling/samentrekking van de elektroden (selecteer een geschikt elektrolyt); mechanische parameters (Young’s moduli van de componenten). Deze belangrijkste aspecten van een hoogwaardige koolstofgebaseerde actuator worden ook op figuur 1B belicht.
Een high-performance membraan is het centrale deel van deze composiet. Het heeft twee taken: voorkomen dat elektronengeleiding (kortsluiting) tussen de elektroden, terwijl het mogelijk maken van een hoge ionische geleidbaarheid. Wijzigingen aan het membraan kunnen verschillende doeleinden dienen, bijvoorbeeld gereedschapsintegratie zoals geïntroduceerd door Must et al.24 of de toevoeging van nieuwe eigenschappen (bijvoorbeeld biocompatibiliteit, biologische afbreekbaarheid of verschillende mechanische eigenschappen). De huidige fabricagemethode kan worden aangepast om andere polymeren en elektrolyten in het membraan te gebruiken om nieuwe eigenschappen in het actieve laminaat te introduceren. Net als de hier geïntroduceerde oplosmiddelselectiestrategie voor de met textiel versterkte actuatoren, is het raadzaam om slechtere oplosmiddelen te selecteren voor de daaropvolgende elektrodefabricage in vergelijking met het membraanpreparaat. Dit zorgt ervoor dat het membraan ook na toevoeging van elektroden functioneel en intact blijft.
De actuatieprestaties van het uiteindelijke composiet worden beïnvloed door het geselecteerde elektrodemateriaal (koolstof), het elektrolyt en eventueel de compatibiliteit ervan met elkaar. Dit protocol introduceert de fabricage van op koolstof gebaseerde capacitieve laminaat met behulp van boorcarbide afgeleide koolstof en 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonaat ([EMIM][OTf]) ionische vloeistof. Hetzelfde protocol is echter aanpasbaar aan andere koolstofmaterialen met een hoog oppervlak, zoals koolstofuit bidmeerproducten uit andere bronnen (bijvoorbeeld TiC35, SiC of Mo2C36),koolstofnanobuisjes8,,37, koolstofaerogel38 of grafeen39, en andere, zoals onlangs ook is beoordeeld40. Bovendien kunnen ook andere elektrolyten worden gebruikt in de actuator voorbereiding. Het verkrijgen van een functionele composiet is niet beperkt tot de koolstof- en ionische vloeistoftypen die in dit protocol worden gepresenteerd. De grootte van de koolstofdeeltjes, de mogelijke agglomeratie in de elektrodesuspensie en de veringsviscositeit zijn crucialere parameters voor het spuitcoatingproces.
Deze methode maakt de productie van elektromechanisch actief laminaatmateriaal met reproduceerbare eigenschappen in grote hoeveelheden mogelijk. Miniaturisatie van actuatoren gemaakt van dit materiaal wordt voornamelijk uitgevoerd met behulp van hoge precisie snijden (bijvoorbeeld figuur 3C). Alternatieve methoden voor het voorbereiden van fijne structuren, zoals maskeren, en patronen zijn mogelijk tijdens spray-coating41. Bovendien kunnen millimeter-schaal structuren ook worden patroon in de daaropvolgende goudstroom collector bevestiging stap. Echter, in sub-millimeter schaal kan dit heel moeilijk worden. Andere soorten actuatoren of op koolstof gebaseerde actuatoren zonder goudstroomcollectoren kunnen gemakkelijker te bereiden zijn, als de patroonbare kenmerken in de micrometerschaal moeten zijn.
Intrinsiek zachte actuatoren die reageren op elektrische stimuli hebben vele voordelen dankzij hun zachte en conforme aard, stille werking en lage vereiste spanningsniveaus. Het huidige protocol laat zien hoe dergelijk materiaal in grotere hoeveelheden en met een hoge batch-to-batch en binnen-batch herhaalbaarheid te produceren zonder afbreuk te doen aan de actuatie prestaties. Wijzigingen in de huidige methode om meer bio-vriendelijke en eventueel ook bio-afbreekbare componenten die operatie dicht of in levende organismen in aanvulling op succesvolle totale inkapseling benaderingen, en de integratie van de geïntroduceerde actieve materiaal in zachte robot of biomedische apparaten zijn voorzien voor de toekomst.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen Ron Hovenkamp en Marcel Mulder van Philips Research bedanken voor nuttige discussies. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door institutionele onderzoeksfinanciering IUT (IUT 20-24) van het Estse ministerie van Onderwijs en Onderzoek, door de Estse subsidie van de Onderzoeksraad (PUT1696), door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, door het programma Mobilitas Pluss (Grant No MOBTP47), door het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie in het kader van de Marie Skłod-Curie-subsidieovereenkomst nr. , een eit-gezondheidsinnovatieproject. EIT Health wordt ondersteund door EIT, een orgaan van de Europese Unie.
~150 µm thick gold plates for custom contacts | local jeweler | 99.9% purity (24K) | |
1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([EMIM][OTf]) | Solvionic | 99.5% | |
100 ml Erlenmeyer flask | |||
4-methyl-2-pentanone (MP) | Sigma Aldrich | ≥99% | |
acetone | technical grade | ||
analytical balance | Mettler Toledo AB204-S/PH | ||
carbon powder | Y Carbon | boron carbide derived carbon, particle size <10 µm, specific surface area 1800 m2/g, pore volume 0.5 cm3/g | |
carbon powder | Skeleton Technologies | titanium carbide derived carbon | |
circular disk magnets (neodymium) for custom contacts | local hardware store | d = 2 mm, thickness 1 mm | |
compressed air supply for the airbrush | |||
crocodile clips with jaws insulated from each other (Kelvin clips) | local hardware store | Optional for making custom contacts. Regular crocodile clips are not suitable because there the jaws are connected to each other at the spring. | |
disposable foam cup | |||
epoxy glue | local hardware store | preferaby fast cure epoxy for attaching gold contacts to magnets | |
filter paper for drying | Munktell, Filtrak | e.g. diameter 150 mm and up if 142 mm PTFE sheet is used. | |
flat nose tweezers | |||
glass funnel | |||
gold leaf on transfer sheets | Giusto Manetti Battiloro | 24K | |
graduated glass cylinder | |||
hairdryer or a heat gun | e.g. Philips | ||
infrared ligth bulb | e.g. Philips | ||
liquid nitrogen | CAUTION: Never close the lid of a liquid nitrogen container tightly. The pressure build-up could cause serious injuries. | ||
magnetic stirrer / hotplate | |||
magnetic stirrer bars | about 1 cm long | ||
metal pipe | e.g. d = 3 cm | ||
metal ruler | |||
micrometer thickness gauge | Mitotuyo | range 0-25 mm, precision 0.001 mm | |
N,N-dimethylacetamide (DMAc) | Sigma Aldrich | 99.5% | |
paintbursh | |||
plastic embroidery hoops | e.g. Pony | select the diameter depending on the desired batch size (e.g. 7.5 cm to 25 cm) | |
plastic Pasteur pipettes | |||
polyethylene-based laboratory stretch film | DuraSeal | ||
polyvinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) | Sigma Aldrich | Mn = 130000, Mw = 400000 | |
polyvinylidene fluoride (PVDF) | Sigma Aldrich | Mw (g/mol) = 534000 | |
potentiostat/galvanostat/FRA | PARSTAT 2273 | needed for electrochemical characterization | |
propylene carbonate (PC) | Merck | 99% | |
PTFE filtration membrane | Omnipore | JVWP14225 | 0.1 µm pore size, hydrophilic , 142 mm diameter, 30 µm thickness, 80% porosity |
PTFE filtration membrane | Omnipore | JGWP14225 | 0.2 µm pore size, hydrophilic , 142 mm diameter, 65 µm thickness, 80% porosity |
scalpel | |||
scotch tape | |||
silk (woven textile) | Esaki Model Manufacturing | #3 | 11.5 g/m2 |
soldering equipment | local hardware store | For connecting the ~150 µm gold plates to the clips | |
spray gun, airbrush | Iwata HP TR-2 | ||
sputter coater | Leica EM ACE600 | ||
tabletop scanning electron microscope | Hitachi TM3000 | ||
ultrasonic processor | Hielscher UP200S |