Name: a simple and scalable fabrication method for organic electronic devices on textiles
Uploaded: 2017-03-13T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles at JoVE.com

The authors would like to acknowledge the BPI PIAVE AUTONOTEX grant for the financial support.

1. Mönstring ledande polymerer på textilier <ol><li> Fastställa en 10 cm x 10 cm textilarket på en plan yta för enkel hantering under processen. För textil, använda en 100% interlockstickning polyesterväv med en tjocklek av 300 pm och en stickad riktning sträckförmåga upp till 50%. </li><li> För att göra en mask som innehåller mönstrings design, använd en 125 pm tjock polyimidfilm; ett exempel på mönstret som visas i fig 1. <ol><li> Använda en laserskärare (t.e...

<ol>
	<li>Poupyrev, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Project+Jacquard:Interactive+Digital+Textiles+at+Scale.">Project Jacquard:Interactive Digital Textiles at Scale.</a> Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems - CHI '16. , 4216-4227 (2016).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+conductive-polymer+strain+sensors+for+touch+input+sheets+of+flexible+displays.">Transparent conductive-polymer strain sensors for touch input sheets of flexible displays.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 075017 (2010).</li><li>Patel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+wearable+sensors+and+systems+with+application+in+rehabilitation.">A review of wearable sensors and systems with application in rehabilitation.</a> J. Neuroeng. Rehabil. 9, 21 (2012).</li><li>Bandodkar, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+tattoo+potentiometric+sodium+sensors+with+wireless+signal+transduction+for+continuous+non-invasive+sweat+monitoring.">Epidermal tattoo potentiometric sodium sensors with wireless signal transduction for continuous non-invasive sweat monitoring.</a> Biosens. Bioelectron. 54, 603-609 (2014).</li><li>Owens, R. M., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Electronics+at+the+Interface+with+Biology.">Organic Electronics at the Interface with Biology.</a> MRS Bull. 35 (6), 449-456 (2010).</li><li>Krebs, F. C., Biancardo, M., Winther-Jensen, B., Spanggard, H., Alstrup, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+incorporation+of+polymer+photovoltaics+into+garments+and+textiles.">Strategies for incorporation of polymer photovoltaics into garments and textiles.</a> Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 90, 1058-1067 (2006).</li><li>Cherenack, K., Zysset, C., Kinkeldei, T., M&#252;nzenrieder, N., Tr&#246;ster, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Woven+electronic+fibers+with+sensing+and+display+functions+for+smart+textiles.">Woven electronic fibers with sensing and display functions for smart textiles.</a> Adv. Mater. 22, 5178-5182 (2010).</li><li>Hamedi, M., Forchheimer, R., Ingan&#228;s, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+woven+logic+from+organic+electronic+fibres.">Towards woven logic from organic electronic fibres.</a> Nat. Mater. 6, 357-362 (2007).</li><li>Bao, L., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+Textile+Energy+Storage+from+Cotton+T-Shirts.">Towards Textile Energy Storage from Cotton T-Shirts.</a> Adv. Mater. 24, 3246-3252 (2012).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+patterning+of+organic+conductors+on+knitted+textiles+for+long-term+electrocardiography.">Direct patterning of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography.</a> Sci. Rep. 5, 15003 (2015).</li><li>Yamada, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stretchable+carbon+nanotube+strain+sensor+for+human-motion+detection.">A stretchable carbon nanotube strain sensor for human-motion detection.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 296-301 (2011).</li><li>Shim, N. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-plastic+electrochemical+transistor+for+glucose+sensing+using+a+ferrocene+mediator.">All-plastic electrochemical transistor for glucose sensing using a ferrocene mediator.</a> Sensors. 9, 9896-9902 (2009).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+Keyboard+Using+Conducting+Polymer+Electrodes+on+Textiles.">Wearable Keyboard Using Conducting Polymer Electrodes on Textiles.</a> Adv. Mater. 28, 4485-4488 (2016).</li><li>O'Connor, T. F., Rajan, K. M., Printz, A. D., Lipomi, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+organic+electronics+with+properties+inspired+by+biological+tissue.">Toward organic electronics with properties inspired by biological tissue.</a> J. Mater. Chem. B. 3, 4947-4952 (2015).</li><li>Choi, S., Lee, H., Ghaffari, R., Hyeon, T., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Flexible+and+Stretchable+Bio-Electronic+Devices+Integrated+with+Nanomaterials.">Recent Advances in Flexible and Stretchable Bio-Electronic Devices Integrated with Nanomaterials.</a> Adv. Mater. 28, 4203-4218 (2016).</li><li>Zhang, Z., Qiu, J., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roll-to-roll+printing+of+flexible+thin-film+organic+thermoelectric+devices.">Roll-to-roll printing of flexible thin-film organic thermoelectric devices.</a> Manuf. Lett. 8, 6-10 (2016).</li><li>Rim, Y. S., Bae, S. -. H., Chen, H., De Marco, N., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Progress+in+Materials+and+Devices+toward+Printable+and+Flexible+Sensors.">Recent Progress in Materials and Devices toward Printable and Flexible Sensors.</a> Adv. Mater. 28, 4415-4440 (2016).</li><li>Matsuhisa, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printable+elastic+conductors+with+a+high+conductivity+for+electronic+textile+applications.">Printable elastic conductors with a high conductivity for electronic textile applications.</a> Nat. Commun. 6, 7461 (2015).</li><li>Bernards, D. a., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady-State+and+Transient+Behavior+of+Organic+Electrochemical+Transistors.">Steady-State and Transient Behavior of Organic Electrochemical Transistors.</a> Adv. Funct. Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).</li></ol>

Mönstringen av ledande material är ett av de första stegen i tillverkningen av funktionella elektroniska apparater. Detta kan bli utmanande, eftersom tillverkningsprocessen måste ta hänsyn till de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos sådana material, och processflödet måste överväga materialet tvär kompatibilitet mellan de tillverkningssteg. I mikro organiska elektroniska apparater, dessa två aspekter är ännu större på grund av den mycket reaktiva karaktär organiska ämnen. Men i dag, organiska mate...

Området bärbara elektronik är en snabbt växande marknad beräknas vara värd 50 miljarder euro år 2025, mer än tre gånger den aktuella marknaden. Den främsta utmaningen för dagens bärbara enheter är att påträngande fasta elektroniska bilagor begränsa användningen av etablerade enheter i bärbara system. Använda textilier som redan finns i vardagen är en mycket attraktiv och enkel metod för att undvika denna begränsning. På grund av dess elastiska förmåga, vissa delar av kläder som vi bär är naturligt i tät kontakt med huden. Många exempel på smarta kläder som finns på marknaden idag är baserade på tunna, plast skärmar, tangentbord och ljuskälleanordningar inbäddade i textilier, som förbinder elektronik med människor i ett modernt sätt en. I sport praktiken förlitar hälsoövervakning på textilelektroder, som erbjuder bekväma alternativ till vanliga självhäftande elektroder och metallarmband. Här, ledande fibrer ärdirekt integrerat med stretchmaterial för att förhindra hudirritation och andra obehag under förlängd användning. Dessutom, textilier erbjuder ett antal möjligheter att integrera krökning sensorer för att fånga rörelse 2, för att integrera skjuvning sensorer för utveckling av funktionella robot manöverdon 3, och säkerligen att integrera biosensorer genom detektering av en analyt i svett 4. Modern bärbar teknik bygger på kolbaserade halvledarmaterial som levererar elektroniska apparater med unika egenskaper. Den &quot;mjuka&quot; karaktär organics erbjuder bättre mekaniska egenskaper för att bilda gränssnitt med den mänskliga kroppen jämfört med traditionella halvledarelektroniken. Denna mekaniska kompatibilitet, parat med mekaniskt flexibla substrat, möjliggör användning av icke-plana formfaktorer i enheter såsom textilier. Användningen av organiska är också relevant i biovetenskap på grund av deras blandade electronic och jonledningsförmåga 5. Dessutom organiskt halvledande och optoelektroniska material ge ett stort antal funktionella enheter med display, transistor, logik, och kraftkapacitet 6, 7, 8, 9. Den största svårigheten vid tillverkning av sådana organiska enheter är kontrollerad avsättning av funktionella material på icke plana ytor av textilier. Konventionella mikrotillverkningstekniker främst begränsas av oförenlighet avsättningsförfarandet med den strukturella dimension av textilsubstrat. Här beskriver vi en enkel och skalbar tillverkningsprotokoll som möjliggör selektiv avsättning av ledande polymerer på strukturerade textilier. De presenterade processen möjliggör tillverkning av bärbara och konform elektroniska apparater. Det tillvägagångssätt är baserat på mönstringen av commercially tillgängliga ledande polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrensulfonat) (PEDOT: PSS) och en elastomer stencil material polydimetylsiloxan (PDMS) på textil. Denna kombination gör det möjligt att effektivt inneslutning av vatten PEDOT: PSS lösning, liksom för bibehållandet av de mjuka och sträck egenskaper textilier. Denna enkla och pålitliga tillverkningsmetod banar väg för tillverkning av en mängd olika elektroniska apparater direkt på textilier i ett kostnadseffektivt och industriellt skalbart sätt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="748">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">SYLGARD 184, Silicone elastomer kit (Base and Curing agent)</td>
			<td style="width:159px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">PDMS elastomer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="4" height="21" style="height:21px;width:748px;">The conducting polymer formulation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;">CleviosTM PH 1000 PEDOT:PSS</td>
			<td style="width:159px;">Heraeus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Conductive polymer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">Ethylene glycol</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">03750-250ML</td>
			<td>Solvent (EG), CAS: 107-21-1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">3-methacryloxypropyltrimethoxysilane</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M6514</td>
			<td>Cros linker (GOPs), CAS: 2530-85-0</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">4-dodecylbenzenesulfonic acid</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">44198</td>
			<td>(DBSA), CAS: 121-65-3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="4" height="21" style="height:21px;width:748px;">The ionic liquid gel</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">UV lamp DFE 2340</td>
			<td style="width:159px;">C.I.F/ ATHELEC</td>
			<td style="width:119px;">DP134</td>
			<td>UV-365nm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">51682-100G-F</td>
			<td>Ionic Liquid (IL), CAS: 342573-75-5</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">Poly(ethylene glycol) diacrylate</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">455008-100ML</td>
			<td>Mn 700, CAS: 26570-48-9</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">2-Hydroxy-2-methylpropiophenon</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">405655-50ML</td>
			<td>Phot Initiator (PI), CAS: 7473-98-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">The textile fabric</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">Spec-Wipe 7 Wipers</td>
			<td>100% interlock knit polyester fabric</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;">The polyimide film</td>
			<td style="width:159px;">DuPont</td>
			<td style="width:119px;">HN100</td>
			<td>Polyimide film with 125 &#181;m thickness</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple and scalable fabrication method for organic electronic devices on textiles

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.

Traditionella metoder för att tillämpa färger eller mönster på textilier lita på flyttbara maskeringslager för att tillåta selektiv avsättning av färgämnen. I figur 1, visar vi en anpassning av en sådan strategi för mönstring av PEDOT: PSS elektroder på textilier. Som ett maskeringsskikt, använde vi hydrofoba polydimetylsiloxan, som kan hålla den icke-styrbara diffusion av vatten PEDOT: PSS lösning. Vidare kan mjukheten och töjbarheten av stickade och ...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles at JoVE.com

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

I detta papper presenterar vi ett protokoll för att selektivt deponera organiskt material på textilier, vilket möjliggör direkt integration av organiska elektroniska apparater med smarta accessoarer. De tillverkade enheter kan integreras fullt ut i textilier, med respekt för deras mekaniska utseende och möjliggör sensorfunktioner.

En enkel och skalbar tillverkningsmetod för Organic Electronic Devices på textilier

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Enkla mikroflödessystem enheter för<em&gt; In vivo</em&gt; Avbildning av<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; Och zebrafisk

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are ...

Bridging the Bio-Electronic Interface with Biofabrication

Att överbrygga Bio-elektroniska gränssnittet mot Biofabrication

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

Tillverkning av en funktionaliserad Magnetic bakteriell Nanocellulosa med järnoxid nanopartiklar

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

Tillverkning och karakterisering av en Konform Skin liknande elektroniska systemet för kvantitativ hud- Sårbehandling

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

Biomembran Fabrication av lösningsmedel assisterad lipiddubbelskiktet (SALB) Metod

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

Rod-baserade Tillverkning av Anpassningsbara Soft Robotic Pneumatisk gripare enheter för känsliga vävnaden Manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Wet kemi och peptid immobilisering på polytetrafluoretylen för förbättrad cellvidhäftning

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Tillverkning av Tredimensionell Pappersbaserade Mikrofluidikanordningar för Immun

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Mikroflödes Plattform med Multiplex elektronisk detektering för rumslig Spårning av partiklar

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Tillverkning och validering av en orgel-on-chip System med integrerad elektroder direkt kvantifiera Transendothelial resistans

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...