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Weiche elektronische Geräte, die hautähnlich und von Natur aus dehnbar sind, sind entscheidend für die Realisierung der nächsten Generation von Fern- und Präventivmedizin für fortschrittliche persönliche Gesundheitsversorgung,1,2,3,4.Die neuesten Entwicklungen bei im Wesentlichen dehnbaren Leitern und Halbleitern haben mechanisch sehr robuste und hautadaptive elektronische Schaltungen oder optoelektronische Bauelemente ermöglicht2,5,6,7,8,9,10.Ihre Betriebsfrequenz ist jedoch auf unter 100 Hz begrenzt, was viel niedriger ist als die für viele Anwendungen erforderliche Frequenz.Hier berichten wir, dass intrinsisch dehnbare Dioden – basierend auf dehnbaren organischen und Nanomaterialien – bei Frequenzen bis zu 13,56 MHz betrieben werden können.Die Betriebsfrequenz ist hoch genug für den drahtlosen Betrieb von Softsensoren und elektrochromen Anzeigepixeln mit Radiofrequenzidentifikation, wobei die Grundträgerfrequenz 6,78 MHz oder 13,56 MHz beträgt.Dies wird durch die Kombination von sinnvollem Materialdesign und Gerätetechnik erreicht.Insbesondere haben wir eine dehnbare Anode, Kathode, Halbleiter und Stromkollektor entwickelt, die die strengen Anforderungen des Hochfrequenzbetriebs erfüllen können.Schließlich haben wir die Diode mit einem dehnbaren Sensor, einem elektrochromen Anzeigepixel und einer Antenne integriert, um ein dehnbares drahtloses Tag zu realisieren und so die betriebliche Machbarkeit unserer Diode zu demonstrieren.Diese Arbeit ist ein wichtiger Schritt, um die verbesserten Funktionen und Fähigkeiten von hautähnlichen tragbaren elektronischen Produkten zu realisieren.
Alle Preise sind Nettopreise.Mehrwertsteuer wird später an der Kasse hinzugefügt.Die Steuerberechnung wird an der Kasse abgeschlossen.
Sim, K. etc. Ein epikardiales bioelektronisches Patch aus weichem Gummimaterial, das elektrophysiologische Aktivitäten in Zeit und Raum abbilden kann.Nat.elektronisch.3, 775–784 (2020).
Wang, S. etc. Dermatologie für die skalierbare Herstellung von im Wesentlichen dehnbaren Transistorarrays.Natur 555, 83–88 (2018).
Miyamoto, A. et al.Entzündungshemmendes, atmungsaktives, leichtes, dehnbares elektronisches Hautgerät mit Nano-Mesh.Nat.Nanotechnologie.12, 907–913 (2017).
Zheng, Y. et al.Monolithische optische Mikrolithographie von hochdichten flexiblen Schaltungen.Wissenschaft 373, 88–94 (2021).
Liang, J., Li, L., Niu, X., Yu, Z. und Pei, Q. Flexible lichtemittierende Polymervorrichtungen und -anzeigen.Nat.Photon.7, 817–824 (2013).
Kim, H., Sim, K., Thukral, A. & Yu, C. Gummielektronik und -sensoren stammen aus dem inhärent dehnbaren elastischen Verbundmaterial von Halbleitern und Leitern.Wissenschaft.Fortgeschrittene 3, e1701114 (2017).
Kim, J.-H.& Park, J.-W.Im Wesentlichen dehnbare organische Leuchtdioden.Wissenschaft.Adv.7, eabd9715 (2021).
Wang, Z. usw. Die inhärent dehnbare organische Solarzelle, die durch das Transferdruckverfahren erreicht wird, hat eine Leistungsumwandlungseffizienz von mehr als 10 %.Erweiterte Funktionen.Alma Mater.31, 2103534 (2021).
Ja, J. usw. Der Eigenwirkungsgrad von mehr als 11 % kann organische Solarzellen strecken.ACS Energy Corporation 6, 2512-2518 (2021).
Kaltenbrunner, M. et al.Ultraleichtes Design für schwer erkennbare Elektronikprodukte aus Kunststoff.Natur 499, 458–463 (2013).
Minev, IR usw. Elektronische Dura Mater für langfristige multimodale neuronale Schnittstelle.Wissenschaft 347, 159–163 (2015).
Khodagholy, D. etc. NeuroGrid: Aktionspotentiale auf der Oberfläche des Gehirns aufzeichnen.Nat.Neurowissenschaft.18, 310–315 (2015).
Wang, C., Wang, C., Huang, Z. & Xu, S. Materialien und Strukturen für weiche Elektronik.Senior Alma Mater.30, 1801368 (2018).
Kim, D.-H.Warte ab.Ein in Seidenfibroin löslicher Film, der für ultradünne, konforme, biointegrierte elektronische Produkte verwendet wird.Nat.Alma Mater.9, 511–517 (2010).
Gao, W. usw. Ein vollständig integriertes tragbares Sensorarray für die Mehrkanal-In-situ-Schweißanalyse.Natur 529, 509–514 (2016).
Matsuhisa, N., Chen, X., Bao, Z. und Someya, T. Material und strukturelles Design von dehnbaren Leitern.Chemische Gesellschaft.Rev. 48, 2946–2966 (2019).
Wang, S., Oh, JY, Xu, J., Tran, H. & Bao, Z. Von der Haut inspirierte elektronische Produkte: ein aufstrebendes Paradigma.Cumulative Chemical Reservoir 51, 1033–1045 (2018).
Kim, H., Thukral, A., Sharma, S. & Yu, C. Biaxial dehnbarer vollelastischer Transistor auf Basis gummiartiger Halbleiter-Nanokomposite.Senior Alma Mater.Technologie.3. 1800043 (2018).
Sim, K. etc. Vollgummiintegrierte Elektronik aus hochbeweglichen, in sich dehnbaren Halbleitern.Wissenschaft.Fortgeschritten 5, 14 (2019).
Niu, S. usw. Drahtloses Körperbereichssensornetzwerk basierend auf skalierbaren passiven Tags.Nat.elektronisch.2, 361–368 (2019).
Huang, Z. usw. Dreidimensionale integrierte dehnbare elektronische Geräte.Nat.elektronisch.1, 473–480 (2018).
Bandoka, AJ usw. Batterieloses, mikrofluidisches/elektronisches Hautschnittstellensystem für simultane Elektrochemie, Kolorimetrie und Volumenanalyse von Schweiß.Wissenschaft.Fortgeschritten 5, 587 (2019).
Steudel, S. etc. Vergleich organischer Diodenstrukturen zum Hochfrequenz-Gleichrichtungsverhalten in RFID-Tags.J. Application Physics 99, 114519 (2006).
Viola, FA etc. 13,56 MHz Gleichrichter basierend auf allen Inkjet-gedruckten organischen Dioden.Senior Alma Mater.32, 2002329 (2020).
Higgins, SG, Agostinelli, T., Markham, S., Whiteman, R. & Sirringhaus, H. Organische Diodengleichrichter auf Basis konjugierter Hochleistungspolymere für Nahfeld-Energy-Harvesting-Schaltungen.Senior Alma Mater.29, 1703782 (2017).
Zhou, X., Yang, D. und Ma, D. Vollpolymer-Fotodetektoren mit extrem niedrigem Dunkelstrom, hoher Empfindlichkeit und spektralem Empfindlichkeitsbereich von 300 nm bis 1000 nm.Erweiterte Auswahl.Alma Mater.3, 1570–1576 (2015).
Huang, J. et al.Ein leistungsstarker, in Lösung verarbeiteter organischer Photodetektor für die Nahinfrarot-Erkennung.Senior Alma Mater.32, 1906027 (2020).
Heljo, PS, Schmidt, C., Klengel, R., Majumdar, HS & Lupo, D. Elektrische und thermische Analyse frequenzabhängiger Filamentschalter in gedruckten Gleichrichterdioden.Organisation.elektronisch.20, 69–75 (2015).
Bose, I., Tetzner, K., Borner, K. & Bock, K. Luftstabile, aus Lösung verarbeitbare amorphe organische Gleichrichterdiode (ORD) mit hoher Stromdichte für die kostengünstige Herstellung flexibler passiver Niederfrequenzdioden RFID-Tags .Mikroelektronik.zuverlässig.54, 1643–1647 (2014).
Lee, Y. usw. Ein unabhängiges Echtzeit-Gesundheitsüberwachungspflaster, das auf einem dehnbaren organischen photoelektrischen System basiert.Wissenschaft.Fortgeschritten 7, eabg9180 (2021).
Gao, H., Chen, S., Liang, J. und Pei, Q. Elastische lichtemittierende Polymere, verstärkt durch sich durchdringende Netzwerke.ACS-Anwendung Alma Mater.Schnittstelle 8, 32504–32511 (2016).
Li, L. usw. Eine inhärent dehnbare Polymersolarzelle im Festkörper.ACS-Anwendung Alma Mater.Schnittstelle 9, 40523–40532 (2017).
Danke, YT usw. Realisieren Sie im Wesentlichen dehnbare organische Solarzellen durch Ladungsextraktionsschicht und Technik des lichtempfindlichen Materials.ACS-Anwendung Alma Mater.Schnittstelle 10, 21712–21720 (2018).
Matsuhisa, N. usw. Dehnbarer Transistor mit hoher Steilheit, realisiert durch kontrollierte Gold-Mikroriss-Morphologie.Fortschrittliche Elektronik.Alma Mater.5. 1900347 (2019).
Zhou, Y. et al.Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von Elektroden mit niedriger Austrittsarbeit für die organische Elektronik.Wissenschaft 336, 327–332 (2012).
Wang, Y. etc. Ein stark dehnbares, transparentes und leitfähiges Polymer.Wissenschaft.Fortgeschritten 3, e1602076 (2017).
Lipomi, DJ, Tee, BC-K., Vosgueritchian, M. & Bao, Z. Dehnbare organische Solarzellen.Senior Alma Mater.23, 1771–1775 (2011).
Kang, C. et al.Der 1-GHz-Pentacen-Diodengleichrichter wird durch kontrollierte Dünnfilmabscheidung auf der mit SAM behandelten Au-Anode realisiert.Fortschrittliche Elektronik.Alma Mater.2. 1500282 (2016).
Matsuhisa, N. usw. Eine mechanisch haltbare und flexible organische Gleichrichterdiode mit ethoxylierter Polyethylenimin-Kathode.Fortschrittliche Elektronik.Alma Mater.2. 1600259 (2016).
Borchert, JW usw. Flexible Niederspannungs-Hochfrequenz-organische Dünnschichttransistoren.Wissenschaft.Fortgeschrittene 6,1-9 (2020).
Mountain Village, A. usw. Schichtgesteuerte organische Einkristalle auf Waferebene für den Betrieb von Hochgeschwindigkeitsschaltkreisen.Wissenschaft.Fortgeschritten 4, 21 (2018).
Wang, X. usw. Verwendet für die drahtlose Multi-Site-Tumorbehandlung, gedruckte Bioelektromagnetik, die mit elektronischer Hautzeit- und Raumkontrolle aus flüssigem Metall geklebt werden kann.Erweiterte Funktionen.Alma Mater.29, 1907063 (2019).
Liu, Z. et al.Dickengradientenfolie, die für dehnbare Dehnungssensoren mit hohem Dehnungsfaktor verwendet wird.Senior Alma Mater.27, 6230–6237 (2015).
JK O'Neill, S. et al.Flexibler Drucksensor auf Kohleblumenbasis aus großflächiger Beschichtung.Senior Alma Mater.Schnittstelle 7, 2000875 (2020).
Jeon, J., Lee, H.-B.-R.& Bao, Z. Flexibler drahtloser Temperatursensor basierend auf einem mit Nickelpartikeln gefüllten binären Polymerverbundmaterial.Senior Alma Mater.25, 850–855 (2013).
Wang, C. etc. Kleine chinoide Moleküle auf der Basis von Thiophen-Diketopyrrolopyrrol werden als in Lösung verarbeitbare und luftstabile organische Halbleiter verwendet: Die Länge und Verzweigungspositionen von Alkylseitenketten werden an eine leistungsstarke organische n-Kanal-Feldeffektübertragung angepasst.ACS-Anwendung Alma Mater.Schnittstelle 7, 15978–15987 (2015).
Ito, Y. et al.Eine kristalline, superglatte, selbstorganisierte Monoschicht aus Alkylsilan für organische Feldeffekttransistoren.J. Am Chemical Society.131, 9396–9404 (2009).