フレキシブル・エレクトロニクス

技術の進歩に伴い、フレキシブル・エレクトロニクスの分野は増加の一途をたどっている。フレキシブル・エレクトロニクス・アプリケーション用の電極の製造には、新しい材料が利用され始めている。 

導電性ナノ材料の堆積は、フレキシブル材料の電気的および構造的特性の両方を強化する手段として役立つ。フレキシブル・エレクトロニクス開発の成功は、主に電極の製造に依存しているが、これにはいくつかの課題がある。電極の製造に使用される様々な種類のフレキシブル基板材料と、フレキシブルエレクトロニクス産業で製造される電極の種類について説明する。    

基板材料 

熱可塑性ポリマーは柔軟な基材である。この種の材料では、より低い処理温度が必要とされることが多い。一方、シリコンのような無機基板材料では、高温が使用される。導電性ナノ材料を熱可塑性ポリマーやその他のフレキシブル材料に蒸着することで、フレキシブル電子機器製造にプラスの効果があることが示されている。導電性ポリマーは天然繊維や合成繊維の代わりに使用され、ウェアラブル技術における主要なエネルギー源として機能する。導電性繊維の作成は、カーボンやグラフェンのような導電性ナノ材料によって行うことができる。カーボンナノチューブ（CNT）は、湿式紡糸や乾式紡糸によって製造される。そのメッシュ状の構造が、高い引張強度と導電性、耐熱性を持つ素材を生み出す。  

電極製造に使用されるフレキシブル基板材料として、ポリイミド（PI）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）などが新たに登場している。PIは高温ポリマーであり、高い熱安定性が要求される用途で特に有用である。また、非常に耐薬品性の高い材料でもある。PETもまた、フレキシブル・エレクトロニクスの貴重な基板材料である。PETは融点が高く、耐湿性があり、理想的な光学特性を持つ。この材料は、転写印刷、滴下鋳造、スクリーン印刷による電極作製法で多くの成功を収めている。PENは耐熱性のある熱可塑性ポリマーで、熱膨張係数が低く、吸水率が最小で、耐薬品性が非常に強い。しかし、引っ張り応力によって導電性が低下する場合がある。酸化物コーティングは、PENやその他のフレキシブル基板材料の加工能力を高め、導電性の劣化を防ぐのに役立ちます。  

電極の種類 

フレキシブルな材料を用いた電極には、インターディジテーテッド電極（IDE）、イオン選択性電極、化学選択性電極、スクリーン印刷電極などがある。IDEはインピーダンスセンサー、pHセンサー、免疫センサーとして使用できる。このタイプの電極は、ファラデー性または非ファラデー性のバイオセンサーに使用される。ファラデー性バイオセンサーでは、電荷の移動は電子移動によって行われるが、非ファラデー性センサーでは電荷は蓄積される。これまでの研究では、PENやPETを下地のフレキシブル基板材料として用いてIDEを作製してきた[1]。イオン選択性電極の作製は、カーボンナノチューブによって向上させることができる。CNTは、イオン選択性電極上に電子伝達を促進するための伝達層を形成するために一般的に使用されている。電気化学インピーダンス分光法（EIS）とサイクリックボルタンメトリー（CV）に加えて、イオン選択性電極を最適化することができる。スクリーン印刷電極（SPE）は、電気化学ベースのセンサーを製造するために使用されます。スクリーン印刷は、スクリーンを介して基材にインクを付着させる。この製造方法では、PETのような柔軟な基材を使用することができ、電気化学的特性を向上させることができる。  

プラティパス・テクノロジーズは現在、フレキシブル電子アプリケーションに使用可能な電極設計を提供しています。また、当社のエンジニアは、フレキシブル基板上に新しい電極を作ることにも取り組んでいます。 お問い合わせ 新しく開発された電極についてお問い合わせください！