Table of Contents

מכשירים אלקטרוניים גמישים ומכשירים לביבש מעצבים מחדש את האופן שבו בני אדם מתקשרים עם טכנולוגיה.ממ שעונים כי לפקח על שיעורי הלב לבגדים החושים פעילות שרירים, חידושים אלה מסתמכים על חומרים שיכולים להיות nd, למתוח, ולעמוד בשימוש יומיומי.הוספת פולימרים הופיעו כמעמד יסוד של חומרים עבור יישומים אלה, המציע שילוב ייחודי של גמישות, כוח מכני, בידוד חשמל, וקלות של עיבוד.

מידע נוסף על פולימרים: כימיה וסוגים נפוצים

תוספות הן מקרומולקולות ארוכים של שרשרת נוצרות על ידי תוספת חוזרת של יחידות מונומר ללא חיסול של כל פריט לוואי.תהליך זה, הידוע כמו תוספת פולימריזציה, בדרך כלל דורש אינפורמטיבי להתחיל את תגובת שרשרת.עמוד השדרה הפולימר המתקבל מורכב רק אג"ח פחמן-פחמן יחיד, אשר מעניק יציבות כימית גבוהה ויושרה מכנית.

המונחים: Addition Polymerization

המנגנון הנפוץ ביותר הוא תוספת חיצונית רדיקלית פולימיזציה.זה מתחיל עם מולקולה אינסטיטור כי מסתכם רדיקלים חופשיים תחת חום או אור UV. רדיקלים אלה לתקוף את האג"ח הכפול של מונומר (כגון ethylenelene או styrene), יצירת רדיקלי חדש בסוף שרשרת הגדלת כוח המשיכה, והשרשרת ממשיכה להפיץ עד שתי אסטרטגיות רדיקליות כדי לשלב את השליטה הפולימר (בנוסף לרדיקליזציה) כמו העברה פולימרומריאוגרפיה (בנוסף, כמו גם לחץ דם רדיקלית) כמו גם על גבי אטמוספירה) על גבי שרשרת לחימה רדיקלית (תגובה רדיקלית) ותגובה רדיקלית) ותגובה רדיקלית (ניקודה (Ricrectionericericericericericericericericeration) על גבי הניתנת לשילוב) על גבי שרשרת שימורית) על גבי שרשרת כוחנית).

תוספת חשובה פולימרים ונכסים שלהם

מספר פולימרים נוספים הפכו לרכיבים באלקטרוניקה גמישה:

  • (FLT:0)Polyethylene (PE): ההרחבה הראשונה והנפוצה ביותר המיוצרת פולימר.פול-density Polyethylene (LDPE) מציעה גמישות מצוינת ומשמשת בסרטים מגינים ושכבות capsulation.
  • (FLT:0)Polypropylene (PP): FIRLT:1 ידוע על חוזקו הרב-קרקעי, התנגדות כימית והתנגדות לעייפות. PP משמש לעתים קרובות במבנים דמויי-השביטה בלהקות ובקצירות.
  • (FLT:0) פוביאל צ'וריד (PVC): אנדרט 1:1 ניתן לפלסטיק כדי להשיג דרגות שונות של גמישות.זה משמש בידוד ו substrates גמישים, אם כי חששות לגבי השפעה סביבתית הובילו לירידה בשימוש באזורים מסוימים.
  • (FLT:0) פוליסטרון (PS) ו copolymers שלה:Freave 1:Feloph:1 , פולימרים מבוססי Styrene כמו גומי פוליסטירינן-אבלידין (SBR) מספקים איזון של קשיחות ואלסטיות, שימושי בחקיפים וחיבורים מתוחים.
  • (FLT:0) פוליאתילן Terephthalate (PET): FLT:1 למרות טכנית פולימר condensation פולימר, PET הוא בדרך כלל מקבץ עם פולימרים נוספים באלקטרוניקה בשל השימוש הנרחב שלה ב substrates גמישים.הוא מציע שקיפות גבוהה, יציבות ממדית, ועלות נמוכה.
  • (FLT:0) פוליל מיתקל (PMMARE): כוס 1 Acrylic עם בהירות אופטית מעולה והתנגדות UV.
  • (FLT:0) פולימיסטים (PI): FLT:1 בעוד לעתים קרובות מסונתז באמצעות condensation, כמה פולימיסטים מיוצרים באמצעות מסלולי תוספת.הם מספקים יציבות תרמית יוצאת דופן ונכסים מכניים, מה שהופך אותם חיוניים עבור מעגלים גמישים בטמפרטורה גבוהה.

תכונות שהופכות את התוספת פולימרים אידיאליים עבור אלקטרוניקה גמישה

הוספת פולימרים יש שילוב של תכונות פיזיות וכימיקליות שהופכות אותם מתאימים ייחודי לסביבה התובענית של מכשירים אלקטרוניים לבישים וגמישים.נכסים אלה מכוונן על ידי שליטה על בחירה מונומר, משקל מולקולרי, צנרת, ו crosslinking במהלך סינתזה.

גמישות וחוסנות מכנית

היכולת לכופף, לקפל ולמתח ללא סדקים היא הדרישה הקריטית ביותר לאלקטרוניקה לבישה.המכשירים הארוכים, המורכבים של פולימרים נוספים סופגים מתח מכני באמצעות ריצוף שרשרת וכיוון במקום שבר מתפתל.לדוגמה, הטמפרטורה הנמוכה של פוליאתילן (TLT:0gFLT:1) סביב -120 מעלות צלזיוס) מבטיחה גמישות על פני טווח רחב של פוליאמורי (כמו גם כיסוי עורי) או חום חוזר (FLT:0gphic Reconrelimate) או חום חוזר על פני טמפרטורה).

אפשרויות ל-Optionical Clarity

תוספות רבות משדרות אור גלוי עם פיזור מינימלי, מה שהופך אותם אידיאליים עבור ממשקים אופטיים. Transud substrates, שכבות capsulation, וסרטים כיסוי חייב לשמור על בהירות גבוהה תוך הגנה על מרכיבים בסיסיים. פולימרים כגון PMMA ופטרי פולימרים אולפיציקליים (COP) להשיג > 90% בספקטרום הנראה.נכס אופטי זה קריטי לשילוב עם אור-או-אוקסמי (OPTS), שבו חיישנים ריקים), שבו הם חייבים לעבור חיישנים ללא מגעים, תמונות לא-LED (מסוגים), שבו הם הכרחיים), שבו הם הכרחיים).

בידוד חשמל וכוח דיאלקטרי

תוספות פולימרים הם אינסטלטורים חשמליים מצוינים בשל עמוד השדרה רווי שלהם וחוסר של מובילי מטען ניידים. הכוח הדיאלקטרי הגבוה שלהם (לעיתים קרובות מעל 20 kV / mm) מונע מעגלים קצרים בין עקבות התנהגותיים. בלוחות מעגלים מודפסים גמישים (FPCB), פולימידיד לספק בידוד אמין גם לאחר אלפי מחזורים מכופים.

יעילות ו Scalability

תוספות פולימרים ניתן לעבד במגוון דרכים: חדירה, דפוס הזריקה, ליהוק מחוספס, ציפוי ספין, ו הדפסה 3D. עבור אלקטרוניקה פילים דק, ציפוי חריץ-די, הדפסה גרפית, ו deposition inkjet מאפשר לגלגל אל-to-roll על תת-שכבות רשת גמישה.

יציבות והתנגדות סביבתית

לבישים חשופים להזיעה, לחות, תנודות טמפרטורה, ומוח מכני.הוספת פולימרים מציעים התנגדות טבועה לרבים של מתחים אלה. Polypropylene מתנגד חומצות, alkalis, ו פותרים אורגניים. פולימידיים מפגינים יציבות תרמית יוצאת דופן (שימוש מתמשך עד 300 מעלות צלזיוס) פלואופולנים כמו FE מים ושמן.כאשר משולבים עם תוספים מתאימים (Vards), הם לעתים קרובות מעלים של חשמלאיים מעוכבים).

יישומים מרכזיים של הוספת פולימרים בלבוש מכשירים ואלקטרוניקה גמישה

הפריסה המעשית של פולימרים נוספים משתרעת כמעט על כל שכבה פונקציונלית בתוך מכשיר אלקטרוני גמיש. להלן הם האזורים המשמעותיים ביותר שבהם חומרים אלה הפכו הכרחיים.

סוללות גמישות ומטוסים

תת-התחסין היא הבסיס המכאני שעליו מרכיבים אלקטרוניים מופקדים או קשורים. עבור מכשירים לבישים, תת-התחבת חייבת להיות קלה, רזה, ndable, ותואמים לעיבוד מאוחר יותר. Polyethylene terephthalate (PET) ופוליאתילן תנומה (PEN) הם תת-התחמי פולימרים הנפוצים ביותר עבור מעגלים גמישים יותר.

« « « קיבולת ושכבות גדר

הגנה על רכיבים אלקטרוניים רגישים מחמצן, לחות, ונזק מכני חיוני עבור זמן רב המכשיר. שכבות capsulation פולימר משמש גם מחסום פיזי וציפוי dielectric. עבור אלקטרוניקה אורגנית, אשר מחלחל במהירות בנוכחות מים וחמצן, ערימה מרובה של פולימר וסרטים אורגניים משמשים. מחסומים פולימרניים כגון parylene (po-p-lyxyxly) הם מופקדים על ידי ציפוי חמצן חזק, כמו גם על ידי ציפוי סביבתי, כמו קוגניבהירמין, כמו גם על ידי ציפוי מוגן חום, כמו גם על ידי ציפוי מוגן מעגלי חזק, כמו גם על ידי ציפוי מוגן חמצן, כמו גם על ידי ציפוי מוגן חמצן, 000.

דוגמה להתקדמות לאחרונה היא השימוש של סרטי פולימרים גבוהים-באריירים 1FLT (FLT) אשר להשיג שיעורי שידור מים מתחת 10-5 גרם / יום, דומה לזכוכית, בעודם גמישים.

פולימרים וסרטים

יצירת עקבות מוליכים גמישים ואלקטרודות היא אתגר מפתח.הוספת פולימרים עצמם הם insulators, אבל הם יכולים להיות מופעלים על ידי ערבוב עם ממלאים התנהגותיים (פחמן nanotubes, ננווטים כסף, גרפן) או על ידי שימוש בחיישנים מוליכים באופן אטיריטיסיבי כמו פולימרים (3,4thiophene) פולינרפטיים אופטיים, שימוש בגמישות אופטית (OTSED) הוא טיפולית (OTSED טקטיקות אופטית הנוכחית, פורנוגרפית, שקיפות אופטית, טקטיקות אופטית, פורנוגרפיה, טקטיקות אופטית, פורנוגרפיה, פורנוגרפיה, הוא שימושית, טקטיקות אופטית (OTSED) וגמישות, טקטיקות אופטית (OTSEDPS).

גישה נוספת כוללת הטמעת ננו-חוט מתכת או צינורות פחמן במריצה פולימרנית כדי ליצור חיבורים מתוחים.כאשר הפולימרים מתמתחים, הננו-חוטים מחליקים ומעמידים, שמירה על נתיבים חשמליים.

חיישנים ו Actuators

חיישנים המבוססים על פולימר הפכו לעמוד השדרה של צגים בריאותיים לבישים.חיישנים של זנים זעירים שנעשו מסרטי פולימרים גמישים (למשל, פולידי מתילסקסוסין, PDMS, או פוליאוריטטן) עם ציפויים מוליכים יכולים לזהות תנועה משותפת, נשימה, הדופק. pzoelectrics כמו פולימרים פולינואידים פולינואידים פולינואידים פוליניים (PV) לייצר מתח מכני עבור חיישנים רגישים, אשר משמשים חיישנים מכניים, והופכים אותם לחץ סביבתי.

Actuators - תומכים להמיר אנרגיה חשמלית לתנועה - גם להסתמך על תוספת פולימרים. Dielectric elastomer actuators (DEAs) להשתמש סרט פולימר דק סנדנד בין אלקטרודות תואמים.כאשר מתח מוחל, הלחץ אלקטרוסטטי מחסס את הסרט, מה שגורם לו להרחיב באזור.זה אפקט שרירים מלאכותי נחקר עבור משוב haptic בממשקים לבישים ורובוטיקה.

אחסון אנרגיה: סוללות גמישות וסופרקוחיות

מכשירים לבישים דורשים מקורות כוח גמישים באותה מידה. סוללות ליתיום מסורתיות עם מצעים קשיחים הם בלתי מתאימים. החוקרים מפתחים סוללות פילים דקים באמצעות אלקטרוליטים גמישים אלקטרוליטיים תת-שכבות אלקטרודה גמישים. Polyethylene oxide (PEO) מבוסס פולימריטיס מוצק התנהגות ליתיום מוצקה תוך מתן גמישות מכנית, supercapacitors מופעלים או פחמן צנרת פחמן צנרת פחמן יעילה באמת יכול להיות מפוספסים כגון מצופה חשמל.

Display Technologies

המסכים של שעונים חכמים, להקות כושר, וטלפונים מתקפלים מתאפשרים על ידי פולימרים substrates ו encapsulation. OLED תצוגות בנויות על כוכבי אחוריים פולימידיים שניתן להרם לייזר מחברת הייצור.הסרט הדק המשמש כדי להגן על תצוגות OLED מלעתים קרובות מורכב החלפת שכבות של פולימר ו-אורגניקסמיים.

חידושים וכיוונים עתידיים

מחקר נוסף לפולימרים עבור אלקטרוניקה גמישה מתקדם במהירות, מונע על ידי הצורך בביצועים גבוהים יותר, קיימות סביבתית ותפקודים חדשים.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

נזק מכני כגון שריטות, חתכים או סדקים יכול לגרום כשל מכשיר. פולימרים עצמיים משלבים אג"ח דינמיות ניתוק (למשל, אג"ח מימן, אגרות חוב מטושטשות) שיכולה רפורמה לאחר הפסקה. לדוגמה, מכשיר פוליאורטי מבוסס פוליאורטן עם תכונות של עצמו-העצמי יכול לשחזר את תפקודו לאחר להיות מלוטש, להרחיב באופן משמעותי את החיים של שכבות אלה עדיין עמידים.

Biodegradable ו- Sustainable Polymers

פסולת אלקטרונית היא דאגה גוברת.הפיתוח של פולימרים בעלי יכולת ביולוגית שיכולים לגרוע בבטחה לאחר החיים השימושיים של המכשיר הוא צובר תשומת לב.פולי (חומצה פוליקולית-co-glycolic) ופוליcaprolactone (PCL) הם פולימרים סינתטיים כי הידרויזה לתוך מוצרים שאינם רעילים.

אלקטרוניקה עם מוליכים פולימר

[שילובים חדשים של פולימרים אלסטיים (למשל, פולימרים מוליכים styrelene-butylene-butylene-butylene-butylene-styrene, SEBS) עם מילויים מוליכים או פולימרים מוליכים באופן מהותי הם להשיג יכולת מתוחה גבוהה (>100% זנים) תוך שמירה על מוליכות.

שילוב עם IoT וטקסטיל חכם

כמו מכשירים לבישים להיות מיניוורנטים, הצורך בתקשורת אלחוטית ועיבוד נתונים גדל.הוספת פולימרים להקל על שילוב של אנאנטנות, חיישנים, microcontrollers לתוך בדים ו כתמים גמישים. חוטים פולימרים מוליכים ניתן לתפירה לתוך בגדים כדי ליצור טקסטיל עמידים, 000 תרופות המבוססות על פולימר, יכול לנפח כוח מתנועה או טמפרטורה, המאפשר ניטור אמיתי של תרופות נוגדות, אשר מאפשר ניטור אמיתי של חומרים אלקטרוניים.

מסקנה

תוספות פולימרים עברו מחומרים פשוטים של אריזה לרכיבים חיוניים במערכות האלקטרוניות המתקדמות ביותר.גמישותם, שקיפות, בידוד חשמלי, ותהליכיות להתמודד עם דרישות הליבה של מכשירים לבישים כי חייב להיות נוח, אמין, ומניפולטיבי בקנה מידה.ממצע גמיש ו- encapsulation שכבות שדה להמשיך ולחזקת סרטים, חיישנים, אחסון אנרגיה, פולימרים אלה משולבים כמעט בכל שכבתם של מכשירים משולבים באופן אישי כמעט, ומאובטח, אשר ניתן להתגבר על , ומאובטח יותר, תוך כדי שמירה על תכונות מתקדמות יותר, וגמישות, ומאובטחות יותר, וגמישות, כדי להתגבר על פני טמפרטורות גבוהות יותר, אשר יכולות יומיומיות יותר, אשר יכולות קבועות יותר, אשר יכולות קבועות יותר, כדי להתגבר על פני כדוריות, אשר יכולות שונות, כדי להתגבר על פני כדוריות, וגמישות, כדי להתגבר על פני כדוריות, וגמישות, וגמישות, אשר יכולות קבועות יותר, אשר יכולות קבועות יותר, מבטיחות יותר, כדי להתגבר על פני כדוריות, מבטיחות יותר, מבטיחות יותר, כדי להתגבר על תכונות מתקדמות יותר, כדי להתגבר על פני כדוריות, אשר יכולות קבועות יותר, כדי להתגבר על תכונות מתקדמות יותר, אשר יכולות קבועות יותר, כדי להתגבר על פני כדוריות, ו