テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法
Summary
本稿では、ウェアラブルと有機電子デバイスの直接統合を可能にする選択的織物上に有機材料を堆積するためのプロトコルを提示します。製造されたデバイスは、完全に機械的な外観を尊重し、検知機能を有効にする、繊維に組み込むことができます。
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
ウェアラブルエレクトロニクスの分野では3回、現在の市場の上、2025年に500億ユーロの価値があると予想される急成長している市場です。現在のウェアラブルデバイスが直面する主な課題は、侵入型固体電子添付ファイルがウェアラブルシステムで確立されたデバイスの使用を制限しているということです。日常生活の中ですでに存在している繊維製品を使用することでこの制限を回避するために非常に魅力的かつ直接的なアプローチです。 、その弾性能力を、私たちが着る衣服の一部が皮膚に密着して自然にあります。市場で入手可能なスマート服の多くの例は、今日はファッショナブルな方法1で人間と電子機器をつなぐ、薄い、プラスチックディスプレイ、キーボード、および織物に埋め込まれた光源装置に基づいています。スポーツの練習では、ヘルスモニタリングは、一般的に、接着剤、電極と金属リストバンドを使用するために快適な選択肢を提供するテキスタイル電極、に依存しています。ここでは、導電性繊維であります直接長時間着用中に皮膚刺激やその他の不快感を防ぐために、伸縮性のある生地と統合。また、テキスタイルは、運動2をキャプチャするために、曲率センサを統合する機能ロボットアクチュエータ3の開発のためのせん断センサーを統合するために、そして確かに汗4中の検体を検出することによりバイオセンサーを統合するために多くの機会を提供しています。
現代の着用可能な技術は、独自の特性を有する電子デバイスを提供炭素系半導体材料に依存します。有機物の「ソフト」な性質は、従来の固体エレクトロニクスに比べ、人体とのインタフェースのための良好な機械的性質を提供しています。機械的にフレキシブル基板とペアこの機械的適合性は、そのような繊維のような装置における非平面形状因子の使用を可能にします。有機物の使用は、これらの混合ELEに生命科学にも関連していますctronicとイオン伝導性5。また、有機半導体および光電子材料は、ディスプレイ、トランジスタ、ロジック、および電源機能6、7、8、9を有する機能素子の多種多様な力を与えます。このような有機デバイスの製造における主な困難は、繊維の非平面表面上の機能材料の制御された沈着です。従来の微細加工技術は、主に織物基材の構造的次元を有する堆積プロセスの不適合性によって制限されます。
ここでは、構造化繊維製品上の導電性ポリマーの選択的な堆積を可能にし、シンプルでスケーラブルな製造プロトコルを記述します。提示方法は、ウェアラブルとコンフォーマル電子デバイスの製造を可能にします。アプローチは、Cのパターンに基づいていますommercially利用可能な導電性ポリマー、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（PEDOT：PSS）及び織物のエラストマーステンシル材料、ポリジメチルシロキサン（PDMS）。この組み合わせは、水性PEDOTの効率的な閉じ込めを可能にする：PSS溶液、ならびに繊維製品のソフトで伸縮性の特性を保持するため。このシンプルで信頼性の高い製造方法は、費用効率的かつ工業的にスケーラブルな方法で直接繊維製品上のさまざまな電子機器を製造するための道を開きます。
Protocol
Representative Results
Discussion
導電性材料のパターニングは、機能的な電子デバイスの製造における最初のステップの1つです。製造プロセスは、アカウントにこのような材料の化学的および物理的特性を取る必要があり、プロセスフローは、製造工程の間に材料の相互互換性を考慮する必要があるので、これは、挑戦的になることができます。有機電子デバイスの微細加工では、これらの2つの側面が原因有機物の高度に?…
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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