कपड़ा पर कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक सरल और स्केलेबल निर्माण विधि
Summary
इस पत्र में, हम एक प्रोटोकॉल चुनिंदा वस्त्रों पर कार्बनिक सामग्री, जो wearables के साथ कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की प्रत्यक्ष एकीकरण के लिए अनुमति देता है जमा करने के लिए उपस्थित थे। गढ़े उपकरणों को पूरी तरह वस्त्रों में एकीकृत किया जा सकता है, उनके यांत्रिक उपस्थिति का सम्मान करने और संवेदन क्षमताओं को सक्षम।
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
पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में एक तेजी से बढ़ते बाजार 2025 में 50 अरब यूरो के लायक होने के लिए, तीन बार मौजूदा बाजार से अधिक की उम्मीद है। मुख्य चुनौती वर्तमान पहनने योग्य उपकरणों का सामना करना पड़ है कि घुसपैठ ठोस इलेक्ट्रॉनिक संलग्नक पहनने योग्य सिस्टम में स्थापित उपकरणों के उपयोग की सीमा है। कपड़ा कि पहले से ही रोजमर्रा की जिंदगी में मौजूद हैं का उपयोग करते हुए एक बहुत ही आकर्षक और सीधा इस सीमा से बचने के लिए दृष्टिकोण है। अपने लोचदार क्षमता के कारण, कपड़ों के कुछ भागों है कि हम पहनते त्वचा के साथ तंग संपर्क में स्वाभाविक रूप से कर रहे हैं। स्मार्ट बाजार पर आज उपलब्ध कपड़े के कई उदाहरण पतली, प्लास्टिक प्रदर्शित करता है, की बोर्ड, और प्रकाश स्रोत उपकरणों वस्त्रों में एम्बेडेड, एक फैशन तरीका 1 में मनुष्य के साथ इलेक्ट्रॉनिक्स जोड़ने पर आधारित हैं। खेल के अभ्यास में, स्वास्थ्य की निगरानी कपड़ा इलेक्ट्रोड, जो आरामदायक विकल्प के सामान्यतः चिपकने वाला इलेक्ट्रोड और धातु रिस्टबैंड इस्तेमाल करने के प्रस्ताव पर निर्भर करता है। इधर, प्रवाहकीय फाइबर हैंसीधे त्वचा में जलन और विस्तार पहनने के दौरान अन्य असुविधाएँ को रोकने के लिए फैलने वाला कपड़ों के साथ एकीकृत। इसके अतिरिक्त, कपड़ा वक्रता सेंसर गति 2 कब्जा करने के लिए, कार्यात्मक रोबोट actuators 3 के विकास के लिए कतरनी सेंसर एकीकृत करने के लिए, और निश्चित रूप से पसीना 4 में एक analyte का पता लगाने के माध्यम से biosensors एकीकृत करने के लिए एकीकृत करने के लिए अवसरों के एक नंबर प्रदान करते हैं।
आधुनिक पहनने योग्य तकनीक कार्बन आधारित अर्धचालक सामग्री है कि अद्वितीय गुण के साथ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों देने पर निर्भर करता है। "सॉफ्ट" ऑर्गेनिक्स की प्रकृति परंपरागत ठोस राज्य इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में मानव शरीर के साथ interfacing के लिए बेहतर यांत्रिक गुणों प्रदान करता है। इस यांत्रिक अनुकूलता, यंत्रवत् लचीला substrates के साथ रखा है, इस तरह के वस्त्रों के रूप में उपकरणों में गैर-तलीय फार्म कारकों के प्रयोग के लिए सक्षम बनाता है। ऑर्गेनिक्स के उपयोग उनके मिश्रित हाथी के कारण भी जीवन विज्ञान में प्रासंगिक हैctronic और ईओण चालकता 5। इसके अलावा, जैविक semiconducting और optoelectronic सामग्री प्रदर्शन, ट्रांजिस्टर, तर्क, और बिजली की क्षमताओं 6, 7, 8, 9 के साथ कार्यात्मक उपकरणों की एक बड़ी विविधता को सशक्त। इस तरह के कार्बनिक उपकरणों के निर्माण में मुख्य कठिनाई पर वस्त्रों की गैर-तलीय सतहों कार्यात्मक सामग्री की नियंत्रित बयान है। परम्परागत तकनीक microfabrication मुख्य रूप से कपड़ा substrates के संरचनात्मक dimensionality के साथ बयान प्रक्रिया की असंगति द्वारा सीमित हैं।
यहाँ, हम एक सरल और स्केलेबल निर्माण प्रोटोकॉल है कि संरचित वस्त्रों पर पॉलिमर का आयोजन के चुनिंदा बयान के लिए अनुमति देता है का वर्णन है। प्रस्तुत प्रक्रिया पहनने योग्य और conformal इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए सक्षम बनाता है। दृष्टिकोण सी के patterning पर आधारित हैommercially उपलब्ध आयोजन बहुलक पाली (3,4-ethylenedioxythiophene): पाली (styrene सल्फ़ोनेट) (PEDOT: पीएसएस) और एक elastomeric स्टैंसिल सामग्री polydimethylsiloxane (PDMS) कपड़ा पर। साथ ही साथ वस्त्रों की नरम और stretchable गुण की अवधारण के लिए, पीएसएस समाधान: इस संयोजन जलीय PEDOT के कुशल प्रसूति के लिए अनुमति देता है। यह सरल और विश्वसनीय निर्माण विधि सीधे एक लागत प्रभावी और औद्योगिक रूप से स्केलेबल ढंग से कपड़ा पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक किस्म के निर्माण के लिए मार्ग प्रशस्त।
Protocol
Representative Results
Discussion
आयोजन सामग्री की patterning कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में पहला कदम से एक है। यह चुनौतीपूर्ण हो सकता है, क्योंकि निर्माण की प्रक्रिया को ध्यान में इस तरह की सामग्री का रासायनिक और भौतिक गुण ?…
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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