Esnek elektronik ve giyilebilir cihazlar, insanların teknoloji ile nasıl etkileşime girdiğini yeniden şekillendirmektedir. Akıllı gözlemlerden, bu yenilikler, metal veya seramiklerin aksine, bu polimerlerin ince filmlere ve günlük kullanımlara dayanabilecekleri malzemelere dayanır. Addition polimerler, bu makaleye göre, polimerlerin kimyasal eklemeleri, elektrik yalıtımlarını ve işlemelerini sağlayan özellikleri keşfedin.
Addition Polimerleri Anlamak: Kimya ve Ortak Türler
Ek polimerler, genellikle zincir reaksiyonunu başlatmak için kullanılan uzun zincir makromoleküller, sadece yüksek kimyasal stabilite ve mekanik bütünlüğün ortadan kaldırılması olmadan oluşan tek karbon-karbon bağlarından oluşur.
Eklem Polimerizasyon
En yaygın mekanizma özgür-radical ek polimerizasyondur. Bu radikaller ısı veya UV ışığı altında serbest radikallere dönüşür. Bu radikaller, atom transfer radikal polimerizasyon (ATRP) ve yeniden kopyalanabilir bir ekfragment zincirinin sonunda yeni bir radikal yaratırlar ve zincir, reaksiyon için iki radikalin bir araya gelmesine izin vermeye devam eder.
Anahtar Eklesyon Polimerleri ve Özellikleri
Çeşitli ek polimerler esnek elektronikte temeller haline geldi:
- [FONT:0)Poly ESP (PE): En basit ve en yaygın üretilen polimer. Low-density polietilen (LDPE) mükemmel esneklik sunar ve koruyucu filmler ve enkapsülasyon tabakaları kullanılır.
- [FONT:0)Polypropylene (PP): [DÜDÜ: 1) Yüksek çekme gücü, kimyasal direniş ve yorgunluk direnci için bilinen PP genellikle aşınmalı gruplar ve kaplamalar için menajer gibi yapılarda kullanılır.
- [FONT:0)Polyvinyl Chloride (VPN): ), çeşitli esneklik derecelerini elde etmek için plastikleştirilebilir. Bu, bazı bölgelerde kullanım için endişeler olsa da, yalıtım ve esnek substratlar ile ilgili olarak kullanılır.
- [FONT:0)Polystyrene (PS) ve kopolimerleri: ), Polistyrene-butadiene gibi temel polimerler (SBR), duyu konutlarda ve elvestisitenin bir dengesini sağlar.
- [FONT:0)Poly ESP Terephthalate (PET): [Dönetici: 0: 1) Teknik olarak bir kondensasyon polimeri olmasına rağmen, PET, elektronik olarak yaygın kullanım nedeniyle elektronik olarak elektronik olarak ek polimerlerle gruplanmıştır.
- [FONT=0)Poly Methacrylate (PMMA): [Dönetici: 0: 1) Mükemmel optik açık ve UV direnci ile Akrilik cam. PMMA, esnek ekranlarda koruyucu bir kapak katmanı ve ışık kılavuzu olarak kullanılır.
- [FONT=0)Polyimides (PI):) Sık sık kondensasyon yoluyla sentezlenirken, bazı poliimitler ek rotalar ile üretilir.Onlar olağanüstü termal stabilite ve mekanik özellikler sağlarlar, yüksek sıcaklık esnek devreleri için gerekli hale getirirler.
Eklem Polimerleri Esnek Elektronik için ideal kılan Özellikler
Ek polimerler, onları benzersiz bir şekilde giyilebilir ve esnek elektronik cihazlar için uygun hale getiren fiziksel ve kimyasal özelliklerin bir kombinasyonuna sahiptir. Bu özellikler monomer seçimi, moleküler ağırlık, dallama ve sentez sırasında bağlantı kurmak tarafından ayarlanır.
Flexability and Mechanical Resilience
Sıcaklıksız, katlanma ve çatlaklar olmadan yayılma yeteneği, değiştirilebilir elektronik için en kritik gerekliliktir. Uzun zamandır, ek polimerlerin beton zincirli ve eğimli kırılma yerine mekanik stresleri absorbe eder. Örneğin, polietilen düşük cam geçiş sıcaklığı (T) .) etrafında -20120°C) geniş bir sıcaklık aralığında esneklik sağlar.
Şeffaflık ve Optik Clarity
Birçok ek polimerler, minimum saç telleriyle görünür ışık ile iletiyor, onları optoelektronik arayüzleri için ideal hale getiriyor.Sorumlu yüzeyler, enkapsülasyon tabakaları ve kapak filmleri, temel bileşenleri korurken yüksek netliği sağlamalıdır.Psikler gibi polimerler - polimerler (COP) görünür spektrumda% 90 iletim elde etmek için idealdir. Bu optik özellik organik ışık ile entegrasyon için kritiktir.
Elektrik yalıtımı ve Dielektrik Güçlü
Ek polimerler, doygun arka kemiğinden dolayı mükemmel elektrik tasarrufudur ve mobil şarj taşıyıcılarından yoksundur. Yüksek dielektrikli güç (örneğin 20 kV/mm) onları iletken devreler arasında kısa devreler yapar.In esnek baskılı devreler (FPCBs), poliimide filmleri binlerce bükme döngüsünden sonra bile güvenilir yalıtım sağlar.
Süreçability and Scalability
Ekleme polimerleri çeşitli şekillerde işlenebilir: İntegra, enjeksiyon kalıplama, çözücü, spin kaplama ve 3D baskı.Süresel elektronik, slot kaplama, gravure baskı ve inkjet depozisyon, rulo-toplama imalatına izin verir.Bu ölçeklenebilirlik ticari kabul için gereklidir, çünkü maliyet azaltır ve polimerleri daha fazla entegre vizoratörler veya sensörler ve devreler ile yapıştırma yeteneği azaltır.
Durability ve Çevre Direnişi
Giyimlenebilirler ter, nem, sıcaklık dalgalanmaları ve mekanik aşınmaya maruz kalıyor. Ekleition polimerler, bu strese karşı doğal direniş sunuyor.Depresyon asitleri, alkaliler ve organik çözücüler. Polyimides, genellikle 300 °C'ye kadar yüksek çözünürlükte (konta) Fluyopisler, uygun katkı maddeleri ile birleştirdiğinde, antioksidanlar, alev gecikmeleri, alkaliler, polimer bazlı aşınma cihazlarının hizmet hayatı önemli ölçüde genişletilebilir, çoğu zaman elektronik olarak, evin elektronikleştirilmesini sağlar.
Eklet Malzemelerin Giyim edilebilir Cihazlar ve Esnek Elektronik Uygulamaları
Ek polimerlerin pratik dağıtımları, esnek elektronik bir cihaz içinde neredeyse her işlevsel katmanı kapsar. Aşağıda bu malzemelerin vazgeçilmez hale geldiği en önemli bölgelerdir.
Esnek Altstrates ve Backplanes
Yüzeyler elektronik parçaların depolandığı veya bağlandığı mekanik temeldir.En yüksek sıcaklık prosesleri için substrat hafif, ince, bükülebilir ve sonraki işleme ile uyumlu olmalıdır.Bu substratlar fotolitografi ile şekillendirilebilir ve basitleştirilmiş, desenli polimer substratlar ile donatılmıştır.
Encapsulation and Barrier Katmans
Oksijen, nemser ve mekanik hasarlardan hassas elektronik bileşenleri korumak, cihaz uzunluğu için önemlidir. Polimer encapsulation katmanları hem fiziksel bir bariyer hem de dielektrik kaplama olarak hizmet eder. Organik elektronik ürünler için, su ve oksijen varlığında hızla, çok katmanlı çöpler, esnek epoxy ve inorganik filmler dezenfekte edilmiş betonlar, çevresel koruma sağlamadan önce baskılı devreler tarafından depolanır.
Son gelişmelerin bir örneği, [[0) Yüksek performanslı polimer filmlerinin kullanımı ) 10 –5 g /m2/day, camla karşılaştırılabilir, kalan esnekken.
Davranışlı Polimerler ve Kompozit Filmler
Esnek iletken izlerini ve elektrotları oluşturmak anahtar bir meydan okumadır. Ekleition polimerleri kendileri insulatordur, ancak iletken dolgularla (PEDOT:PSS) PEDOT:PSS yüksek iletkenlik, optik şeffaflık ve çözüm sürecine uygun olarak kullanılan bir polimerdir.It is wide used insulatif Fiber-feksiyonlu polimerler, PPMSC:PSS) PEDOT:PSS. PEDOT:PSS.
Bir başka yaklaşım, metal nanotelleri veya karbon nanotüpleri bir polimer matrisinde, bağlantı oluşturmak için yer alan bir yaklaşım içerir. polimerler genişletdiğinde, nanoteller kaydırılır ve yeniden yönlendirilir, elektrik yolları korur.Bu konsept, kullanılabilir iletken araştırma[FLT]
Sensörler veleyiciler
Polimer bazlı sensörler, giyilebilir kaplamalarla arka kemiği haline geldi ve polivinydene fluoride (PVDF) gibi iletken polimerler ve enerji hasatçıları için ideal hale geldiğinde, iletken polimer film direnişini ve pulsiyonunu tespit edebilir.
Akıcılar - elektrik enerjisini harekete dönüştürmek için sorumlular - ayrıca ek polimerlere de güveniyor. Dielektrik elastomer hareketleri (DEAs) uygun elektrostatik baskılar ile ilgili olarak ince bir polimer filmi sandviçler kullanıyor.Bir gerilim uygulandığında, elektrostatik baskılar bölgede genişlemeye neden oluyor.
Enerji Depolama: Esnek bataryalar ve Superkapors
Giyim edilebilir cihazlar, katı betonlarla ilgili olarak, beton kaplamalı alüminyum aküler, polimer elektrolitleri ve esnek elektrot substratları kullanarak ince film pilleri geliştiriyorlar. Polizyalı Katı polimer elektrolitler, mekanik esneklik sağlarken lityum iyonlar. Benzer şekilde, süper kapasiteye sahip olan yüzeylerde kullanılan polimer sefilli karbon veya karbon nanotüpler, bu esnek enerji depolama cihazlarının kumaşlara dokunulabilir veya deri benzeri yamalara kadar dokunabilir.
Ekran Teknolojileri
Akıllı gözlemlerin ekranları, fitness bantları ve katlanabilir telefonlar polimer substratlar tarafından mümkün kılınır ve enkapsülasyon. OLED ekranları, lazerle şarj edilebilir polimerleri kullanarak, ince film enkapıları minimum güç tüketiyor ve bunları her zaman termoorganik oksitler için ideal hale getiriyor.
Son Yenilik ve Gelecek Yollar
Esnek elektronik için ek polimerlere yapılan araştırmalar, daha yüksek performans, çevresel sürdürülebilirlik ve yeni fonksiyonellik ihtiyacıyla hızla ilerliyor.
Kendi kendine ait polimerleri
Sıfırlar, kesler veya çatlaklar gibi mekanik hasar, cihaz başarısızlığına neden olabilir. Kendi kendine özgü polimerler yeniden ortaya çıkarılmadan sonra yeniden ortaya çıkabilir (örneğin, hidrojen bağları, disulfide tahvilleri) araştırma aşamasında reform yapabilir, ancak sağlam, uzun süreli cihazlar için söz verir.
Biyodegradable ve Sürdürülebilir Polimerler
Elektronik atıklar büyüyor. Biyodegradable ek polimerlerin geliştirilmesi, cihazın faydalı yaşamlarından sonra güvenle gözden geçirebilecektir. Poly(lactic-co-glycolic asit) (PLGA) ve policaprolactone (PCL) çevre dışı ürünlere karışan sentetik polimerler. Araştırmacılar bu tür substratlar ve çevresel etkilerde çözünen geçici elektronik tabakalar için dikkat edin.
Adaptif polimer platoları ile değiştirilebilir Elektronik
Yeni elastik polimerler (örneğin, iletkenlik sağlar) ve bu malzemeler, kıyafetlere veya doğrudan cilde entegre edilebilir devreler sağlar.The son formal elektronik)
IoT ve Smart Tekstillerle entegrasyon
Giysili cihazlar miniaturized olarak, kablosuz iletişim ve veri işleme ihtiyacı büyür. Addition polimerler antenlerin, sensörler ve mikrodenetleyicilerin kumaşlara ve esnek yamalara entegre edilmesini sağlar.Spektif polimer destekli iplikler, tekstillerin bir araya gelmesi için kumaşlara dikilebilir. Polimer bazlı enerji hasatörleri vücut hareketinden veya sıcaklık gradyanlarından kaynaklanan gücü gerçekten de şişirebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Ek polimerler, esnek substratlar ve en gelişmiş esnek elektronik sistemlerdeki temel bileşenlerden hareket etti. Doğal esnekliği, şeffaflık, elektrik yalıtım ve proses edilebilirlik, giyilebilir cihazların temel gereksinimlerine tam olarak uygun, güvenilir ve manufacturable, ölçeklenebilir, esnek substratlar ve enkapsülasyon tabakalarından, daha dayanıklı filmlere, sensörlere ve enerji depolamaya kadar, bu polimerler, olgun bir cihazın hemen her katmanına entegre edilir.