Esnek elektronik, cihaz tasarımında bir paradigma değişikliği temsil eder, mekanik esneklik ve yüksek elektrik iletkenliği ile sorunsuz bir şekilde entegre edilen sistemler insan vücudu ve düzensiz yüzeylerle entegre edilir.En son on yılda, polimer kimyası uygulamaları büyük ölçüde çözmeye başlamıştır. ancak, elektriksel esneklik ve yüksek elektrik iletkenliği arasındaki temel çatışma, metallerin de sert ve sertleştirilmesi gibi geleneksel iletken malzemelere sahiptir, çoğu polimerler doğal olarak ortaya çıkmaktadır.

Addition Polimers

Son zamanlarda polimerler, mikrobiyal polimerlerin çift veya üç bağlantılarını içeren monomerlerin zincirli zincirleme zincirlemeleri tarafından oluşturulan makromoleküllerdir.

Elektrik Davranışı Teşvik Etmek için Stratejiler

Üç birincil yaklaşım, ek polimerlerin elektrik iletkenliğini artırmak için ortaya çıktı: Davranışlı dolgularla kompozit formasyon, konjugated backhorns ve kimyasal doping. Her strateji esnek elektronik için eşsiz fırsatlar ve zorluklar sunuyor.

Davranışçı Ayırmanın Aklı

Karbon nanotüpleri (CNTs) gibi iletken nano dolum ağları eklemek, beton nanoteller veya metal nanopartiküller, polimer matrisi içinde percolasyon ağları oluşturur. Örneğin, Stanford Üniversitesi'nde, 5-10 wt tek kullanımlık karbon nanotüpleri partiküller arasında doğrudan temas veya tüneller yoluyla seyahat edebilir.Bu yöntem, spin kaplama ve inkjet baskısı gibi mevcut işleme teknikleri ile ölçeklenebilir ve uyumlu hale getirir.

Conjugated Polimerleri Tasarımı

En etkili yaklaşım, organik olmayan alanlardan oluşan bir konjugated sistemi yaratarak doğrudan polimer sırt kemiğine iletkenlik inşa etmektir.Bu tür sistemler polikreatif, politrons to derelize along the chain, letting transport through a process known as "hopping" between local solution or via band-like behaviorion in multiple solution, polianiline, politoksit-plople, polithiophene, and poli(3,4-zenfedioxythiophene)

Doping Doping

Kristalin meydan okuması, kristalin sabit diskleri ve diğer polimerleri, özellikle de yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan polimerler için kullanılan polimerler için, bu genellikle negatif/düşükümlü sistemlere ihtiyaç duyar.

Esnek iletken polimerler için tasarım ilkeleri

Ek polimerlerin esnek elektronik cihazlara eklenmesi, çeşitli moleküler ve makroskobik özellikleri dengelemek için gereklidir. Anahtar tasarım ilkeleri dört kategoriye gruplanabilir: arka kemik esnekliği, şarj taşımacılık verimliliği, mekanik sağlamlık ve süreçability.

Arka kemik Flexability ve Morphology

Polimer sırt kemiği bükme, germe ve zürpertici olmadan bükmek gerekir. Ritatif yapılar hem de yüksek kristalite ve şarj hareketliliğini sağlar, ancak genellikle sert (konuşturucu) ve yumuşak (örneğin) bölümlere sahip olan polimerleri genişleterek üst düzeye çıkararak, nanoyapıtlı bir şekilde genişletilebilir.

Şarj Ulaşım Mekanizmaları

Bu tür sistemlerde kullanılan ve optimize edici taşımalar yüksek iletkenliğe merkezidir. Konjugateli polimerler, şarj taşıyıcılar arka kemiği boyunca intrachain taşımacılık ve eksiyon zincirlemeleri ile geçişleri ve kristalleri arasındaki fark eder.İkincisi genellikle ısıtlama veya çözücüleme adımları ile ilgili son derece teorik çalışma, moleküler dinamikleri ve kuantum mekanik hesaplamaları korumak için geri dönüşümlü devreleri azaltmak için geri dönüşümlü devreleri teşvik eder.

Mekanik Robustness ve Fatigue Direnişi

Esnek elektronik cihazlar tekrarlanan bükmeye, bükmeye ve felaket başarısız veya önemli iletkenlik kaybına dayanmalıdır. Polimerin mekanik özellikleri -modulus, elastomerler ile edilebilme gücü - uygulama ile eşleştirilebilir. - aşınmak için yüksek basınçlamalar gerekir, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte veya hidrojenle ısıtılırken - bu da organik yapılarında yüksek çözünürlükte bir şekilde bozulma ve rekreasyon sağlar.

Süreçability and Scalability

Ticari viability için, iletken polimerler ince filmlere, kaplamalara veya baskılı yüzeylere uyumlu teknikler kullanarak işlemlenebilir. Çözüm süreci genellikle istenen, polimerleri iyileştirici olarak çözmeli (örneğin, su, alkol veya non-chlorinated organics). Side-chain mühendisliği - kutup grupları veya non-iyonel sörfü yapan yüzeylere giriş yaparak - son derece esnek olmayan polimerler için polimerleri güçlendirerek daha fazla çözünürlükte ortaya çıkarır. PEDOT:PSS bu konuda exemplikeli bir şekilde ortaya çıkmaktadır.

Son gelişmeler ve Uygulamaya özgü ilerlemeler

Alan son birkaç yılda olağanüstü ilerlemeye tanık oldu, ek polimer bazlı iletken malzemelerden laboratuvar curiosities to prototip cihazlara hareket etti. Üç alan öne çıktı: yüksek performanslı PEDOT türevleri, e-textileler için genişletilmiş polimer karışımları ve biyoelektronik arayüzler için biyoelektronik arayüzler için polimerler.

PEDOT:PSS ve onun Türvatifleri

PEDOT:PSS, iletkenliği artırmak için en yaygın olarak kullanılan ve ticari olarak kullanılan en yaygın olarak kullanılan polimerler olarak ek polimerler.Son gelişmeler, kopyalanan yüksek çözünürlükte 1000'den fazla S/cm'e kadar bulunan ve termoelektrik jeneratörleri içeren ikincil dopants kullanımı ile entegre edilebilir. Örneğin, Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nde gösterilmiş bir PEDOT:

değiştirilebilir Davranışçı Öpücüler ve Kompozitler

Giyimli ve tekstil uygulamaları için, polimerler sadece hareket etmeli ve geri kazanmalıdır. %100 su geçirmez polimerler için elastomerler ile poliurethane, SEBS (styrene-piter) veya doğal kauçuk, iletken polimerler ile 1000 S / cm'ye kadar uzanan, daha sonra büyük deformasyonlar altında olan diğer bir el-parçacıklı yüzeylerde de etkili bir şekilde kullanılan bir diğer el-parçacıklı yüzeylerde etkili bir şekilde işlem yapan bir diğer el-parçacıklı polimerler tarafından kontrol edilebilir.

Biyoelektronik ve Neural Interfaces

Birçok ek polimerin yumuşaklığı ve iyonik iletkenliği onları biyolojik dokularla birlikte araştırmak için ideal hale getirir. PEDOT:PSS ve poli pirrole, optik kaplamalar ve metal elektrotlar arasındaki bağlantıyı genişletirken, kendi kendine bağlı elektromekanik-elektronik yönlendirme ve çapraz bağlantı stratejileri, milyonlarca reziğe karşı mekanik yanlış uyum sağlar.

Future Yol ve Unre çözülmemiş Zorluklar

Önemli bir ilerlemeye rağmen, birçok engel ek polimer tabanlı iletken malzemeler esnek elektronikte kullanım gerektirir. Birincisi, kurulun iletkenliği bu boşluğun altında en iyi organik iletkenlere ( ⁇ 4.000 S /cm) hala oksijen altında büyüklüğün bir sırasıdır (ITO) veya gümüş, bu da yüksek performanslı elektrotlarda kullanımı gerekir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geliştirilen elektrik iletkenliği ile ek polimerler, esnek elektronik teknolojisini birleştirerek, PEDOT:PSS tabanlı dokunmatik ekranları birleştirerek, taşınabilir ve biyopulabilir, sinir arabirimleri ile, bu polimerler sadece on yıl önce hafif bir şekilde elektrik üretmelerini sağlar.Performasyonel sistemlerde elektrikle devam eder ve daha fazla kimyasal sentez ve ölçeklenebilir hale getirirler.