Den riktiga transfer-printing-elektroden som använder hydrogel och nanobläck producerad av Hyunjung Yi från KIST:s Post-Silicon Semiconductor Institute. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Vid Korea Institute of Science and Technology, Dr. Hyunjung Yi från Post-Silicon Semiconductor Institute och hennes forskargrupp har utvecklat en transfer-printing-teknik som använder hydrogel och nanobläck för att skapa högpresterande sensorer på flexibla substrat av olika former och strukturer.
Med populariteten av bärbara enheter inklusive smartklockor och träningsband som fästs direkt på huden, det finns en växande efterfrågan på teknik som möjliggör produktion av högpresterande sensorer på ytor av olika former och typer.
Överföringsutskrift fungerar på ett sätt som liknar ett tatueringsklistermärke – att klistra tatueringsdekalen på huden och sedan ta bort pappersbaksidan lämnar en bild på huden. Den nyutvecklade processen skapar en struktur på en yta och överför den sedan till en annan på liknande sätt. Den mest anmärkningsvärda fördelen med denna process är att den i stort sett undviker svårigheterna med att skapa enheter direkt på substrat som är termiskt och/eller kemiskt känsliga, det är därför överföringstryck används i stor utsträckning för tillverkning av flexibla enheter. Å andra sidan, den primära nackdelen med de nuvarande transfertryckprocesserna är att de vanligtvis endast kan användas för substrat med plana ytor.
Det är enkelt att överföra elektroder ovanpå hydrogel (botten) till PET-film (överst) med transfer-printing-tekniken som utvecklades av en forskare av KISTs Post-Silicon Semiconductor. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
KIST-teamet övervann dessa begränsningar genom att utveckla en enkel och enkel transfertryckprocess som möjliggör skapandet av högpresterande, flexibla sensorer på topografiska ytor med olika egenskaper och texturer.
Genom att använda hydrogelernas porösa och hydrofila natur, KIST-teamet bläckstråler ut ett vattenbaserat lösningsbaserat nanofärg på ett hydrogelskikt, som stelnade på en topografisk yta. Det ytaktiva medlet och vattnet i nanobläcket passerade snabbt genom hydrogelens porösa struktur, lämnar bara det hydrofoba nanomaterialet kvar på ytan - partiklarna är längre än diametern på hålen i hydrogelen.
Mängden nanofärg som användes för denna utskriftsprocess var mycket liten, möjliggör snabb bildning av elektroder. Dessutom, elektrodernas elektriska prestanda var enastående på grund av de höga nivåerna av renhet och enhetlighet hos de resulterande nanonätverken. Också, på grund av nanomaterialets hydrofoba natur, det var en extremt låg grad av interaktion mellan den och hydrogeln, möjliggör enkel överföring av elektroderna till olika topografiska ytor.
Med överföringsutskriftstekniken utvecklad av forskare av KISTs Post-Silicon Semiconductor, de utför experiment för att upptäcka fingerrörelser genom att implementera högpresterande sensorer ovanpå experimentella handskar. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
T-teknik för att överföra nanonätverk via en metod som stelnar en formbar elastomervätska på en hydrogelyta möjliggör enkel skapande av flexibla elektroder, även på underlag med grova ytor. Teamet överförde nanoelektroder direkt till en handske för att skapa en modifierad sensor som omedelbart kan upptäcka fingerrörelser. Det skapade också en flexibel, högpresterande trycksensor som kan mäta pulsen i handleden.
Yi sa, "Resultatet av denna studie är en ny och enkel metod för att skapa flexibla, högpresterande sensorer på ytor med olika egenskaper och strukturer. Vi förväntar oss att denna studie kommer att användas inom de många områden som kräver applicering av högpresterande material på flexibla och/eller icke-traditionella underlag, inklusive digital sjukvård, intelligenta gränssnitt mellan människa och maskin, medicinsk teknik, och nästa generations elektriska material."
