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Publicação
Encapsulation of printed and flexible electronics – A step towards real life applications
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 3.64 MB | Adobe PDF |
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Flexible and printed electronics have had an extensive impact on research in recent years, since there is a high demand for the pursuit of low-energy consumption production methods without vacuum or high temperature steps. Despite that, one of the obstacles yet to overcome to bring these devices to market and make them commercialized is their encapsulation. This is a key aspect as the encapsulation step aims to help devices undergo real situations, such as humidity, temperature, or mechanical stress to prevent inadequate performance and degradation. Furthermore, environmentally friendly encapsulant materials are essential when developing sustainable flexible electronic devices.
The main goal of this work is to investigate encapsulant materials for flexible and printed devices, focusing on thermoelectric, thermochromic and piezoresistive sensors. Commercial plastic, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose were used as encapsulant materials on piezoelectric and thermoelectric devices, while fixomull transparent, microporous tape and transpore adhesives were used for thermochromic devices. The encapsulated sensors were compared to non-encapsulated ones to evaluate the encapsulation influence on the devices’ properties and lifetime optimization.
For piezoresistive and thermoelectric sensors, a 4 µm wet thickness layer of ethyl cellulose showed promising properties consisting of flexibility, and water resistance. Both devices encapsulated with this green material maintained their electric characteristics after bending cycles, with only a 5% difference in response among both devices. These developments in the use of ethyl cellulose as an encapsulant are particularly encouraging and desirable for the future of printed electronics' compatibility with large-area manufacturing. As for thermochromic sensors, fixomull transparent adhesive was found to be the better encapsulant material for its transparency of 92% and adequate water molecules permeability providing a faster response when heated.
Nos últimos anos, a eletrónica flexível e impressa tem exercido um impacto significativo na investigação, devido à crescente procura de métodos de produção com baixo consumo de energia, sem a necessidade de vácuo ou alta temperatura. Contudo, um dos obstáculos a ser superado para a comercialização desses dispositivos é o encapsulamento. Este é um aspeto fundamental, dado que esta etapa visa permitir que os dispositivos enfrentem situações reais, evitando um desempenho inadequado e degradação. Além disso, materiais encapsulantes ambientalmente amigáveis são essenciais para o desenvolvimento de dispositivos eletrónicos flexíveis sustentáveis. O principal objetivo deste trabalho é investigar materiais encapsulantes para dispositivos flexíveis e impressos, com foco em sensores termoelétricos, termocrómicos e piezorresistivos. Materiais como plástico comercial, álcool polivinílico e etilcelulose foram utilizados como encapsulantes em dispositivos piezoelétricos e termoelétricos, enquanto fixomull transparent, microporous tape e transpore foram utilizados para dispositivos termocrómicos. Os sensores encapsulados foram comparados com os não encapsulados para avaliar a influência do encapsulamento nas propriedades e otimização da vida útil dos dispositivos. Para sensores piezorresistivos e termoelétricos, uma camada de etilcelulose com espessura húmida de 4 µm demonstrou propriedades promissoras, incluindo flexibilidade e resistência à água. Ambos os dispositivos encapsulados com esse material apresentaram manutenção das suas características elétricas após ciclos de flexão, com apenas uma diferença de 5% na resposta entre ambos. Estes avanços no uso de etilcelulose são particularmente encorajadores e desejáveis para o futuro da compatibilidade da eletrónica impressa com a fabricação em grande escala. Quanto aos sensores termocrómicos, o adesivo fixomull transparent mostrou-se o melhor material encapsulante devido à sua transparência de 92% e permeabilidade adequada a moléculas de água, proporcionando uma resposta mais rápida quando aquecido.
Nos últimos anos, a eletrónica flexível e impressa tem exercido um impacto significativo na investigação, devido à crescente procura de métodos de produção com baixo consumo de energia, sem a necessidade de vácuo ou alta temperatura. Contudo, um dos obstáculos a ser superado para a comercialização desses dispositivos é o encapsulamento. Este é um aspeto fundamental, dado que esta etapa visa permitir que os dispositivos enfrentem situações reais, evitando um desempenho inadequado e degradação. Além disso, materiais encapsulantes ambientalmente amigáveis são essenciais para o desenvolvimento de dispositivos eletrónicos flexíveis sustentáveis. O principal objetivo deste trabalho é investigar materiais encapsulantes para dispositivos flexíveis e impressos, com foco em sensores termoelétricos, termocrómicos e piezorresistivos. Materiais como plástico comercial, álcool polivinílico e etilcelulose foram utilizados como encapsulantes em dispositivos piezoelétricos e termoelétricos, enquanto fixomull transparent, microporous tape e transpore foram utilizados para dispositivos termocrómicos. Os sensores encapsulados foram comparados com os não encapsulados para avaliar a influência do encapsulamento nas propriedades e otimização da vida útil dos dispositivos. Para sensores piezorresistivos e termoelétricos, uma camada de etilcelulose com espessura húmida de 4 µm demonstrou propriedades promissoras, incluindo flexibilidade e resistência à água. Ambos os dispositivos encapsulados com esse material apresentaram manutenção das suas características elétricas após ciclos de flexão, com apenas uma diferença de 5% na resposta entre ambos. Estes avanços no uso de etilcelulose são particularmente encorajadores e desejáveis para o futuro da compatibilidade da eletrónica impressa com a fabricação em grande escala. Quanto aos sensores termocrómicos, o adesivo fixomull transparent mostrou-se o melhor material encapsulante devido à sua transparência de 92% e permeabilidade adequada a moléculas de água, proporcionando uma resposta mais rápida quando aquecido.
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Palavras-chave
Encapsulation lifetime optimization printed and flexible electronics sustainability