چکیده

با توجه به گسترش استفاده از تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی هوشمند، بهتر است الکترودهای کشسان، بادوام و قابل تنفسی ساخته شوند که بتوانند به راحتی با وسایل الکترونیکی ادغام شوند و در صورت استفاده طولانی مدت برای کاربران آسان باشند. علی‌رغم تلاش‌های فراوانی که در زمینه ساخت مواد و ساختارهای الکترونیکی کشسان انجام شده است، پیشرفت‌های محدودی در زمینه توسعه فرآیند ساخت آسان و مقیاس‌پذیر جهت تولید الکترودهای رسانای تنفسی مقاوم از نظر مکانیکی و الکتریکی برای تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی صورت گرفته است. ما در این مقاله یک الکترود جدید کشسان کامپوزیتی از جنس پلیمر-نانولوله کربنی بر پایه یک مت پلی اورتان فیبری اصلاح شده با نانولوله­های کربنی رسانا را سنتز کرده­ایم که در آن نانولوله­های کربنی رسانا در سطح هر یک از الیاف پلی اورتان قرار گرفته است. مت پلی اورتان الیافی این الکترود به کمک روش الکتروریسی آسان ساخته شده است و پس از آن فرآیند کاویتاسیون اولتراسونیک مقیاس‌پذیر در محلول سوسپانسیون نانولوله‌های کربنی انجام شده است. در طی عملیات کاویتاسیون اولتراسونیک، نانولوله‌های کربنی بلند در داخل الیاف پلی‌اورتان الکتروریسی شده قرار می‌گیرند و به صورت مکانیکی به یکدیگر متصل شده و یک شبکه رسانای متراکم، محکم، و پایدار را در اطراف هر فیبر تشکیل می‌دهند. الکترودهای ساخته شده دارای چندین ویژگی برتر هستند که شامل قابلیت کشش خوب (نرخ کشش قابل بازیافت تا 200٪)، رسانایی بالا (مقاومت ورقه­ای کم 30 تا 50 Ω/sq)، پایداری عالی (بیش از 20000 سیکل خمش و کشش)، دوام خوب (قابلیت شستشو با امواج اولتراسونیک به مدت بیش از 30 دقیقه)، و نفوذپذیری عالی در برابر هوا (83/22  mms-1 در اختلاف فشار 100 Pa) است. با توجه به مجموع این ویژگی­ها، قابلیت چند منظوره این الکترود جدید در تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی در کاربردهایی از جمله هیترهای فیلم شفاف، حسگرهای کرنش، و منبع انرژی پوشیدنی در الکترودهای ابرخازن کشسان نشان داده شده است. فرض بر این است که فرآیند ساخت و الکترودهای کشسان پیشنهادی در این مطالعه می­تواند به عنوان یک پلتفرم جامع جهت ساخت تجهیزات الکترونیکی انعطاف پذیر و پوشیدنی در نظر گرفته شود.

1-مقدمه

با ظهور سریع تجهیزات الکترونیکی قابل حمل و پوشیدنی [1-3]، ماشین­های نرم [4،5] و همچنین افزایش تقاضا برای رابط­های انسان و ماشین [6-8]، تقاضا برای ساخت مواد الکترونیکی انعطاف پذیر دارای انعطاف مکانیکی و عملکرد الکترونیکی بالا افزایش یافته است. تجهیزات الکترونیکی انعطاف پذیر ساخته شده از مواد انعطاف پذیر باید دارای ویژگی­های منحصر به فرد مناسب برای کاربردهای عملی باشند که می­توان به قابلیت تغییر شکل­های مختلفی مثل تاشدگی، قابلیت پیچ­خوردگی، کشش و غیره، عملکردهای خاص الکتریکی، و تحمل بالا در برابر آسیب اشاره کرد....