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伸縮可能な回路のインクジェットパターニング

最終更新: 2019年9月9日

German Jordanian Universityの研究グループが、PDMS上にインクジェット法を用いて伸縮性回路を製造するための費用対効果の高い方法を評価しました。

この研究成果は、Sensorsで発表されています。


この記事は下記論文の紹介記事です。

論文:

Abu-Khalaf, Jumana, et al. "Experimental Characterization of Inkjet-Printed Stretchable Circuits for Wearable Sensor Applications." Sensors 18.10 (2018): 3476.

https://www.mdpi.com/1424-8220/18/10/3476



近年、ウェアラブルデバイスは、産業、宇宙、エネルギー、医療等様々な分野で注目を集めています。

このウェアラブルデバイスを実現する上で、伸縮可能な回路のパターニングは重要なテーマの一つです。


既に伸縮可能な回路の印刷に関する研究は多数進められています。研究で使用されている最も一般的な印刷技術がインクジェット技術です。インクジェット技術は、リアルタイム調整、高解像度、低コスト、低処理温度、フレキシブルなデザインパターン、ハイスループット処理、印刷材料の使用量の最小化、製造工程の複雑さの低減、様々な基板との適合性などの多くの魅力を有する技術です。


この論文ではPDMS基板上の導電性銀ナノ粒子(NP)ベースのインクとPDMSインクをインクジェット印刷することで、伸縮性回路の作製を試みています。また、ジオメトリ、導電率、およびクリティカルな歪みに基づいてインクジェット印刷パターンの設計と特性を紹介しています。そして実際に本手法で作製したオプトエレクトロニクスセンサを市販されているものと比較して評価を行っています。



幅1mm,1.2mm,1.5mmの印刷結果(sensors HPより)

結果として本研究では、完全伸縮性および着用可能なインクジェットプリント光電センサの製造に非常に成功し、その作製手法を示しています。

広く使用されているパルスオキシメータは、伸縮性のある着用可能なバージョンで正常に製造され、市販のパルスオキシメータと比較して評価されています。

作製した回路の導電率は、一旦延伸前の状態に戻れば完全に可逆的であり、導電率の有意な変化を示さずに3000回までの延伸サイクルを受けることができることを確認しました。

得られた結果は、伸縮性かつ着用可能なパルスオキシメータが市販のパルスオキシメータに匹敵することを示している。さらに、提示された製造方法は、同様の動作原理を有するオプトエレクトロニクスセンサにも適用することができるとのことです。


#インクジェット #回路

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