Une méthode de fabrication simple et évolutive pour les dispositifs électroniques organiques sur les textiles
Summary
Dans cet article, nous présentons un protocole pour déposer sélectivement des matières organiques sur les textiles, ce qui permet l'intégration directe des dispositifs électroniques organiques avec wearables. Les dispositifs fabriqués peuvent être pleinement intégrés dans le textile, en respectant leur aspect mécanique et permettant des capacités de détection.
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
Le domaine de l'électronique portable est un marché en croissance rapide devrait être une valeur de 50 milliards d'euros en 2025, plus de trois fois le marché actuel. Le principal défi auquel sont confrontés les appareils portables actuels est que les pièces jointes électroniques solides intrusives limitent l'utilisation de dispositifs établis dans les systèmes portables. Utilisation de textiles qui sont déjà présents dans la vie quotidienne est une approche très intéressante et simple pour éviter cette limitation. En raison de sa capacité élastique, certaines parties du vêtement que nous portons sont naturellement en contact étroit avec la peau. De nombreux exemples de vêtements intelligents disponibles sur le marché aujourd'hui sont basées sur des minces, des affichages en plastique, les claviers et les dispositifs de source de lumière intégrés dans le textile, l' électronique reliant avec les humains d'une manière à la mode 1. Dans la pratique du sport, la surveillance de la santé repose sur des électrodes textiles, qui offrent des alternatives confortables couramment utilisées électrodes adhésives et bracelets métalliques. Ici, les fibres conductrices sontdirectement intégré avec des tissus extensibles pour éviter les irritations de la peau et d'autres inconforts pendant le port prolongé. En outre, les textiles offrent un certain nombre de possibilités d'intégrer des capteurs de courbure pour capturer le mouvement 2, d'intégrer des capteurs de cisaillement pour le développement d'actionneurs robotiques fonctionnels 3, et certainement à intégrer biocapteurs grâce à la détection d'un analyte dans la sueur 4.
technologie portable moderne repose sur des matériaux semi-conducteurs à base de carbone qui fournissent des appareils électroniques avec des propriétés uniques. La nature «soft» des matières organiques offre de meilleures propriétés mécaniques pour l'interfaçage avec le corps humain par rapport à l'électronique traditionnelle à l'état solide. Cette compatibilité mécanique, couplé avec des substrats flexibles mécaniquement, permet l'utilisation de non-planaires facteurs de forme dans des dispositifs tels que les textiles. L'utilisation des matières organiques est également pertinente dans les sciences de la vie en raison de leur ele mixteconductivité ionique et ctronic 5. Par ailleurs, semiconductrice organique et des matériaux optoélectroniques habilitent une grande variété de dispositifs fonctionnels avec affichage, le transistor, la logique et les capacités de puissance 6, 7, 8, 9. La principale difficulté dans la fabrication de tels dispositifs organiques est le dépôt contrôlé de matériaux fonctionnels sur les surfaces non planes de textiles. des techniques de microfabrication classiques sont principalement limités par l'incompatibilité du procédé de dépôt avec la dimension structurelle des substrats textiles.
Ici, nous décrivons un protocole de fabrication simple et évolutive qui permet le dépôt sélectif de polymères conducteurs sur des textiles structurés. Le procédé présenté permet la fabrication de dispositifs électroniques portables et conformes. L'approche est basée sur la structuration de la commercially disponible poly conductrice de polymère (3,4-éthylènedioxythiophène): poly (styrène sulfonate) (PEDOT: PSS) et un polydiméthylsiloxane matériau stencil élastomère (PDMS) sur le textile. Cette combinaison permet un confinement efficace de la solution aqueuse de PEDOT: PSS solution, ainsi que pour la conservation des propriétés molles et de textiles extensibles. Cette méthode de fabrication simple et fiable ouvre la voie à la fabrication d'une variété de dispositifs électroniques directement sur les textiles d'une manière rentable et industriellement évolutive.
Protocol
Representative Results
Discussion
La structuration des matériaux conducteurs est l'une des premières étapes dans la fabrication de dispositifs électroniques fonctionnels. Cela peut devenir difficile, car le processus de fabrication doit prendre en compte les propriétés chimiques et physiques de ces matériaux, et le flux de processus doit tenir compte de la compatibilité croisée matériau entre les étapes de fabrication. Dans la microfabrication de dispositifs électroniques organiques, ces deux aspects sont encore plus importantes en raiso…
Disclosures
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 |
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