Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
In ấn aerosol và kết tụ quang học của mực nanoparticle kẽm có khả năng phân hủy sinh học cho sản xuất điện tử tạm thời
Tóm tắt
Công nghệ điện tử phân hủy sinh học có thể dẫn đến những ứng dụng cách mạng trong chăm sóc sức khỏe, điện tử tiêu dùng và bảo mật dữ liệu. Công nghệ này đã được chứng minh thông qua nhiều thiết bị chức năng khác nhau. Tuy nhiên, phần lớn những thiết bị này được thực hiện bằng phương pháp chế tạo CMOS liên quan đến quy trình phức tạp và tốn thời gian, chi phí cao và hiệu suất thấp. Công nghệ in điện tử đại diện cho một loạt các kỹ thuật in ấn và xử lý sau in, có tiềm năng tạo ra các thiết bị điện tử phân hủy sinh học hiệu suất cao. Tuy nhiên, việc nghiên cứu các phương pháp in cho điện tử phân hủy sinh học rất hạn chế. Ở đây, chúng tôi chứng minh việc chế tạo các mẫu phân hủy sinh học dẫn điện bằng cách sử dụng in ấn aerosol và các phương pháp kết tụ quang học. Kết quả thử nghiệm và mô phỏng cho thấy rằng thành phần mực, năng lượng quang học, độ dày phim và điều kiện thông gió có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình kết tụ quang học. Độ dẫn điện tối đa lên tới 22321.3 S/m có thể đạt được bằng cách sử dụng 1 lần nháy với năng lượng 25.88 J/cm2 trong thời gian 2 ms. Bằng cách kết hợp hai quy trình kết tụ xếp chồng sử dụng ánh sáng nháy và laser đã cải thiện độ dẫn điện lên 34722.2 S/m. Các kết quả chỉ ra rằng in ấn aerosol và kết tụ quang học có thể dẫn đến sản xuất hàng loạt thiết bị điện tử phân hủy sinh học, điều này dẫn đến sự phổ biến của công nghệ in ấn điện tử phân hủy sinh học trong điện tử tiêu dùng và thiết bị y sinh.
Từ khóa
#Công nghệ điện tử phân hủy sinh học #in ấn aerosol #kết tụ quang học #thiết bị y sinh #sản xuất điện tử tạm thờiTài liệu tham khảo
Huang X, Liu Y, Cheng H, et al. Biomedical sensors: materials and designs for wireless epidermal sensors of hydration and strain. Adv Funct Mater, 2014, 24: 3845–3845
Huang X, Liu Y, Hwang S W, et al. Biodegradable materials for multilayer transient printed circuit boards. Adv Mater, 2014, 26: 7371–7377
Hwang S W, Tao H, Kim D H, et al. A physically transient form of silicon electronics. Science, 2012, 337: 1640–1644
Hwang S W, Huang X, Seo J H, et al. Materials for bioresorbable radio frequency electronics. Adv Mater, 2013, 25: 3526–3531
Dagdeviren C, Hwang S W, Su Y, et al. Transient, biocompatible electronics and energy harvesters based on ZnO. Small, 2013, 9: 3398–3404
Cavusoglu T, Yavuzer R, Basterzi Y, et al. Resorbable plate-screw systems: clinical applications. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg, 2005, 11: 43–48
Farra R, Sheppard N F, Mc Cabe L, et al. First-in-human testing of a wirelessly controlled drug delivery microchip. Sci Translational Med, 2012, 4: 122ra21
Lee C H, Kang S K, Salvatore G A, et al. Wireless microfluidic systems for programmed, functional transformation of transient electronic devices. Adv Funct Mater, 2015, 25: 5100–5106
Kim B H, Kim J H, Persano L, et al. Dry transient electronic systems by use of materials that sublime. Adv Funct Mater, 2017, 27: 1606008
Sim K, Wang X, Li Y, et al. Destructive electronics from electrochemical-mechanically triggered chemical dissolution. J Micromech Microeng, 2017, 27: 065010
Lee C H, Jeong J W, Liu Y, et al. Materials and wireless microfluidic systems for electronics capable of chemical dissolution on demand. Adv Funct Mater, 2015, 25: 1338–1343
Pardo D A, Jabbour G E, Peyghambarian N. Application of screen printing in the fabrication of organic light-emitting devices. Adv Mater, 2000, 12: 1249–1252
Tekin E, Smith P J, Schubert U S. Inkjet printing as a deposition and patterning tool for polymers and inorganic particles. Soft Matter, 2008, 4: 703–713
Gu X, Zhou Y, Gu K, et al. Roll-to-roll printed large-area all-polymer solar cells with 5% efficiency based on a low crystallinity conjugated polymer blend. Adv Energy Mater, 2017, 7: 1–13
Saleh E, Zhang F, He Y, et al. 3D inkjet printing of electronics using UV conversion. Adv Mater Technol, 2017, 2: 1700134
Ko S H, Pan H, Grigoropoulos C P, et al. All-inkjet-printed flexible electronics fabrication on a polymer substrate by low-temperature high-resolution selective laser sintering of metal nanoparticles. Nanotechnology, 2007, 18: 345202
Yu X, Mahajan B, Shuo W, et al. Materials, mechanics, and patterning techniques for elastomer-based stretchable conductors. Micromachine, 2017, 8: 7
Jones C S, Lu X, Renn M, et al. Aerosol-jet-printed, high-speed, flexible thin-film transistor made using single-walled carbon nanotube solution. Microelectron Eng, 2010, 87: 434–437
Sirringhaus H, Kawase T, Friend R H, et al. High-resolution inkjet printing of all-polymer transistor circuits. Science, 2000, 290: 2123–2126
Kopola P, Zimmermann B, Filipovic A, et al. Aerosol jet printed grid for ITO-free inverted organic solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells, 2012, 107: 252–258
Chen H Y, Hou J, Zhang S, et al. Polymer solar cells with enhanced open-circuit voltage and efficiency. Nat Photon, 2009, 3: 649–653
Xu B L, Zhao Y, Yu L K, et al. Aerosol jet printing on radio frequency identification tag applications. Key Eng Mater, 2013, 562–565: 1417–1421
van Osch T H J, Perelaer J, de Laat A W M, et al. Inkjet printing of narrow conductive tracks on untreated polymeric substrates. Adv Mater, 2008, 2: 343–345
Zhao D, Liu T, Zhang M, et al. Fabrication and characterization of aerosol-jet printed strain sensors for multifunctional composite structures. Smart Mater Struct, 2012, 21: 115008
Lee H H, Chou K S, Huang K C. Inkjet printing of nanosized silver colloids. Nanotechnology, 2005, 16: 2436–2441
Sekine C, Tsubata Y, Yamada T, et al. Recent progress of high performance polymer OLED and OPV materials for organic printed electronics. Sci Tech Adv Mater, 2014, 15: 034203
Singh M, Haverinen H M, Dhagat P, et al. Inkjet printing-process and its applications. Adv Mater, 2010, 22: 673–685
Shou W, Mahajan B K, Ludwig B, et al. Low-cost manufacturing of bioresorbable conductors by evaporationcondensation-mediated laser printing and sintering of zn nanoparticles. Adv Mater, 2017, 29: 1–7
Hwang S W, Kim D H, Tao H, et al. Materials and fabrication processes for transient and bioresorbable highperformance electronics. Adv Funct Mater, 2013, 23: 4087–4093
Taylor S L, Jakus A E, Shah R N, et al. Iron and nickel cellular structures by sintering of 3D-printed oxide or metallic particle inks?. Adv Eng Mater, 2017, 19: 1600365
Jakus A E, Taylor S L, Geisendorfer N R, et al. Metallic architectures from 3D-printed powder-based liquid inks. Adv Funct Mater, 2015, 25: 6985–6995
Mahajan B K, Yu X, Shou W, et al. Mechanically milled irregular zinc nanoparticles for printable bioresorbable electronics. Small, 2017, 13: 1700065
Ludwig B, Zheng Z, Shou W, et al. Solvent-free manufacturing of electrodes for lithium-ion batteries. Sci Rep, 2016, 6: 23150
Shukla A K, Neergat M, Bera P, et al. An XPS study on binary and ternary alloys of transition metals with platinized carbon and its bearing upon oxygen electroreduction in direct methanol fuel cells. J Electroanal Chem, 2001, 504: 111–119
Li X. Influence of substrate temperature on the orientation and optical properties of sputtered ZnO films. Mater Lett, 2003, 57: 4655–4659
Mukherjee S, Ramalingam B, Gangopadhyay S. Hydrogen spillover at sub-2 nm Pt nanoparticles by electrochemical hydrogen loading. J Mater Chem A, 2014, 2: 3954–3960
Pal B N, Chakravorty D. Pattern formation of zinc nanoparticles in silica film by electrodeposition. J Phys Chem B, 2006, 110: 20917–20921
Yatsimirskii K B, Nemoskalenko V V, Aleshin V G, et al. X-ray photoelectron spectra of mixed oxygenated cobalt(II)-amino acid-imidazole complexes. Chem Phys Lett, 1977, 52: 481–484
Bang S, Lee S, Ko Y, et al. Photocurrent detection of chemically tuned hierarchical ZnO nanostructures grown on seed layers formed by atomic layer deposition. Nanoscale Res Lett, 2012, 7: 290
Lee Y K, Kim J, Kim Y, et al. Room temperature electrochemical sintering of Zn microparticles and its use in printable conducting inks for bioresorbable electronics. Adv Mater, 2017, 29: 1702665