Tecnología de electrodos de polímeros conductores: de la innovación de materiales a las aplicaciones electrónicas flexibles

Los polímeros conductores son una clase de nuevos materiales funcionales con características de procesamiento de materiales poliméricos y funciones de conducción eléctrica metálica. A diferencia de los conductores metálicos tradicionales, los polímeros conductores logran la transmisión de carga eléctrica a través del sistema de electrones Pi conjugados, manteniendo la flexibilidad de los materiales orgánicos, tienen una conductividad eléctrica ajustable y una buena biocompatibilidad. Esta característica hace que los Electrodos de polímero conductores muestren amplias perspectivas de aplicación en electrónica flexible, biomedicina y almacenamiento de energía.

I. sistemas de materiales para electrodos de polímeros conductores

En la actualidad, los polímeros conductores más estudiados incluyen principalmente Polifenileno (3,4 - óxido de etileno) (pedot), Polianilina (pani), Polipirrol (ppy) y Polifenileno (pth). Entre ellos, el pedot ha recibido atención continua desde finales de la década de 1980 debido a su excelente conductividad eléctrica, buena estabilidad física y química y controlabilidad del dopaje. Pedot: pss (pedot dopado con sulfonato de poliestireno) es el sistema de materiales más representativo de la familia pedot, y sus características de procesamiento solubles en agua y excelentes propiedades de formación de película lo convierten en un material clave en el campo de la electrónica flexible.

Además de pedot, pbfdo (polifenileno y difurandiona) es un nuevo tipo de Polímero conductor que ha atraído mucha atención en los últimos años. Al mezclar el polímero de alta conductividad pbfdo con el poliuretano termoplástico (tpu), los investigadores desarrollaron electrodos de polímero con una estructura de doble continuidad, logrando un avance de rendimiento integral de más de 60 S / cm, una relación de tracción de más del 600% y una resistencia a la rotura de más de 57 mpa.

Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Tiene un diseño perfecto del sistema de materiales en el campo de los Electrodos de polímeros conductores. Los electrodos electroquímicos flexibles desarrollados independientemente por la compañía están compuestos por un sustrato flexible y una capa funcional conductora en coordinación, y la capa funcional conductora puede elegir nanotubos de carbono, grafeno, PEDOT:PSS、 Los nanohilos de plata y otros materiales, mientras que los sustratos flexibles cubren poliimida (pi), poliéster (pet), elástico (pdms, tpu) y otros esquemas, que pueden satisfacer las necesidades diferenciadas de conductividad eléctrica, flexibilidad y biocompatibilidad en diferentes escenarios de aplicación.

II. ventajas centrales de los Electrodos de polímeros conductores

Ligero y flexible.La flexibilidad intrínseca del electrodo de Polímero conductor le permite mantener propiedades eléctricas estables en condiciones de deformación complejas como flexión, tracción y plegado. La tasa de tracción de la película de Polímero conductor estirable puede superar el 100%, y la conductividad eléctrica puede alcanzar los 110 S / cm. La tasa de tracción de los Electrodos de mezcla pbfdo / tpu puede incluso superar el 600%. Esta Excelente propiedad mecánica hace que los Electrodos de polímero conductores tengan ventajas insustituibles en escenarios con requisitos de flexibilidad extremadamente altos, como dispositivos portátiles y dispositivos médicos implantables.

Biocompatibilidad.Los polímeros conductores tienen una buena biocompatibilidad, que puede proporcionar una superficie compatible para la adhesión de biomoléculas y promover la transmisión electrónica entre electrodos y analistas. En el campo de la interfaz neuronal, la matriz de electrodos basada en polímeros conductores puede superar las limitaciones electroquímicas y mecánicas de los electrodos metálicos tradicionales y lograr una interfaz neuronal suave, homogénea y de alta densidad. Pedot: la Alta conductividad eléctrica (unos 3.250 S / cm) y la estirabilidad (tensión inicial de la grieta superior al 100%) de las películas pss hacen que se desempeñen bien en el monitoreo electrofisiológico epidérmico.

Procesabilidad.Los polímeros conductores se pueden preparar a través de una variedad de procesos, como el procesamiento de soluciones, la deposición electroquímica y la impresión de malla de alambre.Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Dominar una variedad de procesos de preparación básicos, como impresión de malla de alambre, evaporación al vacío (pvd), depósito electroquímico y laminación en caliente de rollos a rollos, con capacidad de toda la cadena desde el desarrollo de materiales hasta la producción y fabricación en masa.

Actividad electroquímica.Los polímeros conductores tienen una buena actividad electroquímica y propiedades reversibles de dopaje / desenganche, y pueden servir como materiales de electrodos para supercondensadores, mostrando una alta capacidad específica y una excelente estabilidad cíclica. Los nanocompuestos basados en polímeros conductores muestran buenas perspectivas de aplicación en el campo del almacenamiento de energía y la detección.

3. tecnología de recubrimiento y tecnología central de la compañía

Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Fundada en 2016, es un focoRecubrimiento de metales preciosos, materiales de blindaje, materiales aislantes, materiales conductores de calorEmpresas nacionales de alta tecnología. La compañía tiene una marca registrada de forma independiente"Investigación de platino"Con bases de producción en Shenzhen y dongguan, ha pasadoCertificación del sistema de gestión de calidad ISO9001.

Como profesionalFabricante de recubrimientoLa compañía tiene las siguientes capacidades técnicas básicas en el campo de la preparación de electrodos de polímero conductores y dispositivos electrónicos flexibles:

Plataforma tecnológica de recubrimiento al vacío (pvd).La compañía domina los procesos de depósito físico en fase de vapor, como el chorro de magnetrón y el vapor al vacío, y puede lograr el depósito de precisión de películas metálicas a bajas temperaturas. Esta tecnología es especialmente adecuada para sustratos poliméricos flexibles sensibles a la temperatura (como pi, pet, lcp, tpu, etc.), con una precisión de control del espesor de la película de hasta el nivel nanométrico, película densa, alta pureza y fuerte adherencia. La tecnología de pulverización magnética puede depositar muchos metales y sus aleaciones, como oro, plata, cobre, platino, titanio, cromo, níquel y aluminio, y es ampliamente utilizada en la preparación de películas funcionales como electrodos flexibles, capas de blindaje electromagnético y líneas conductoras.

Recubrimiento de metales preciosos y procesamiento de precisión.La compañía cuenta con una línea completa de producción de recubrimiento de metales preciosos, que puede proporcionarOro, plata, platinoServicios de recubrimiento de alta precisión de metales preciosos en sustratos flexibles. Los productos típicos incluyen chapado en oro / platino / plata de sonda neuronal, recubrimiento de platino de pet, recubrimiento de platino de Peek / pei / psf, etc. la uniformidad del recubrimiento es excelente, la consistencia del lote es buena y cumple con los estrictos requisitos en el campo biomédico y electrónico de alta gama.

Tecnología de galvanoplastia química y activación de la superficie.Para películas plásticas especiales de ingeniería inertes en la superficie, como peek, Pei y psf, la compañía domina el proceso de activación de la superficie y recubrimiento químico del sistema. A través de pasos clave como el pretratamiento de plasma, el engrosamiento químico y la activación catalítica, se realiza una fuerte combinación de recubrimiento metálico y sustrato de polímero para resolver el problema técnico de la metalización de la superficie del sustrato aislante.

Recubrimiento de precisión de sustrato flexible.La compañía ha establecido un sistema completo de proceso de recubrimiento en sustratos de película flexible como pi, PET y lcp, que se puede proporcionar de manera personalizada.Chapado en oro, plata, cobre y aluminioOtras películas metálicas. El grosor del producto se puede personalizar de acuerdo con las necesidades del cliente (por ejemplo, 50 - 100 micras), y la resistencia de la superficie puede ser tan baja como10⁻ Omega · cmMagnitud, adecuada para circuitos flexibles, electrodos portátiles, blindaje electromagnético y otras direcciones de aplicación.

Preparación de electrodos y sensores.Sobre la base de la Plataforma de tecnología de recubrimiento mencionada anteriormente, la compañía ha desarrolladoElectrodos flexibles a base de carbono / metalyElectrodos flexibles estirables de la tabla de cueroY otros productos, especialmente diseñados para aplicaciones de superficie de la piel humana. Estos electrodos flexibles pueden mantener propiedades eléctricas estables e integridad estructural bajo deformaciones complejas como flexión, estiramiento y plegado, adherirse estrechamente a la curva humana como la "segunda piel" y seguir recogiendo señales fisiológicas de alta calidad en entornos dinámicos como el movimiento, la respiración y la contracción muscular.

IV. Áreas de aplicación típicas

I) vigilancia de la salud vestible

Los Electrodos de polímero conductores son los componentes centrales de los equipos de monitoreo de salud portátiles. Los Electrodos de gel AG / agcll tradicionales son difíciles de satisfacer las necesidades de monitoreo continuo a largo plazo debido a problemas como la evaporación del agua electrolítica, los artefactos de movimiento y la irritación de la piel. Las películas de Polímero conductor extensible basadas en pedot: pss tienen propiedades autoadhesivas a la piel y los metales, y pueden recoger continuamente señales de electrocardiograma (ecg) y electromiograma (emg) de alta calidad durante el ejercicio. El electrodo de película conductora estirable basado en pedot: pss logró por primera vez la autoadhesión simultánea de la piel y el metal, proporcionando una nueva solución para el monitoreo de señales fisiológicas a largo plazo.

Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.El electrodo flexible extensible de la superficie de la piel, especialmente diseñado para aplicaciones en la superficie de la piel humana, puede mantener propiedades eléctricas estables e integridad estructural bajo deformaciones complejas como flexión, estiramiento y plegado, adherirse estrechamente a la curva humana como la "segunda piel" y seguir recogiendo señales fisiológicas de alta calidad en entornos dinámicos como el movimiento, la respiración y La contracción muscular.

Ii) biomedicina e interfaz neuronal

Los Electrodos de polímero conductores juegan un papel cada vez más importante en el campo de la interfaz neuronal y la medicina bioelectrónica. El rápido desarrollo de dispositivos biónicos cerrados plantea una doble demanda de materiales de electrodos adecuados tanto para la estimulación como para la grabación. Los últimos desarrollos de materiales de electrodos poliméricos como materiales compuestos basados en conductores orgánicos, como polímeros conductores, ofrecen nuevas posibilidades para el diseño y fabricación de matrices de electrodos de próxima generación. Los polímeros conductores a base de pedot muestran ventajas únicas en aplicaciones biomédicas como biosensor, ingeniería de tejidos, entrega de medicamentos, detección de virus y proliferación celular.

(3) recogida y almacenamiento de energía

Los Electrodos de polímero conductores también tienen aplicaciones importantes en el campo de la recolección y almacenamiento de energía. El generador de gotas basado en electrodos de polímero biconsciente pbfdo / tpu logró una densidad de corriente de 29,2 A / M cuadrado y una densidad de potencia de 1124,2 W / M cuadrado. En el campo de los supercondensadores, los materiales de electrodos compuestos a base de pedot pueden mejorar significativamente las propiedades electroquímicas introduciendo compuestos metálicos, óxidos y materiales a base de carbono. Se espera que el sistema integrado flexible de supercondensadores y sensores basado en polímeros conductores desempeñe un papel importante en los campos de la salud médica, la seguridad alimentaria y la protección del medio ambiente en el futuro.

(4) detección electroquímica

Los sensores electroquímicos a base de polímeros conductores pueden detectar una variedad de biomarcadores del cáncer, como adn, arn, proteínas, enzimas y células en muestras biológicas. Los polímeros conductores mejoran significativamente el rendimiento de los sensores proporcionando superficies biocompatibles, promoviendo la transmisión electrónica entre electrodos y analistas y amplificando la señal a través de propiedades de actividad eléctrica o nanomateriales funcionales integrados.

(5) blindaje electromagnético y electrónica flexible

Los Electrodos de polímero conductores también tienen amplias perspectivas de aplicación en el campo del blindaje electromagnético y la electrónica flexible.Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Ha acumulado una rica experiencia técnica en los campos del recubrimiento de sustratos flexibles, materiales de blindaje, materiales conductores de calor y recubrimientos de metales preciosos. Los Electrodos de película dorada PPS de la compañía pueden funcionar de manera estable en ambientes de alta temperatura por encima de 200 ° c, y la resistencia superficial puede ser tan baja como la magnitud de 10⁻ Omega · cm, lo que puede proporcionar servicios personalizados de espesor de 2 a 125 micras.

V. perspectivas tecnológicas

La tecnología de electrodos de polímeros conductores se encuentra en una etapa de rápido desarrollo, pero todavía enfrenta varios desafíos a la industrialización a gran escala. El equilibrio entre la conductividad eléctrica y las propiedades mecánicas es uno de los problemas centrales: la Alta conductividad eléctrica a menudo va acompañada de un aumento de la fragilidad, y la excelente flexibilidad puede costar la conductividad eléctrica. Además, la estabilidad a largo plazo, la coherencia de los lotes y la madurez de los procesos de preparación a gran escala siguen siendo factores clave que limitan la industrialización.

Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Como fabricante profesional de recubrimientos, continuará cultivando profundamente el campo de los Electrodos de polímero conductores y la electrónica flexible, confiando en plataformas tecnológicas básicas como el chorro de magnetrón, el recubrimiento químico y el recubrimiento al vacío para proporcionar a los clientes soluciones de cadena completa, desde el desarrollo de materiales, el recubrimiento de precisión hasta la integración de dispositivos. Con el desarrollo continuo de industrias como la electrónica flexible, la medicina portátil, la interacción hombre - computadora y las nuevas fuentes de energía, se espera que la tecnología de electrodos de polímeros conductores mantenga una tendencia de rápido crecimiento.

* Este artículo está organizado por el equipo técnico de Advanced Academy (shenzhen) Technology co., ltd., con el objetivo de proporcionar una referencia profesional para clientes y socios de la industria para la tecnología de electrodos de polímeros conductores.