1. परिचय
प्रिंटेड सेंसर अब फ्लेक्सिबल इलेक्ट्रॉनिक्स, वियरेबल्स, पर्यावरण निगरानी और मानव-मशीन इंटरफेस में मूलभूत भूमिका निभा रहे हैं। हालांकि सक्रिय सेंसिंग लेयर पर आमतौर पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, लेकिन डिवाइस का प्रदर्शन और स्केलेबिलिटी इसके नीचे स्थित प्रिंटेड इलेक्ट्रोड प्लेटफॉर्म पर भी उतनी ही निर्भर करती है।
कई प्रिंटेड सेंसर संरचनाओं में, इंटरडिजिटेटेड इलेक्ट्रोड निष्क्रिय विद्युत आधार के रूप में कार्य करते हैं। वे सीधे तौर पर चयनात्मकता या संवेदनशीलता उत्पन्न नहीं करते हैं। इसके बजाय, वे सेंसिंग लेयर और रीडआउट इलेक्ट्रॉनिक्स के बीच एक स्थिर और दोहराने योग्य विद्युत इंटरफ़ेस प्रदान करते हैं।
2. प्रिंटेड सेंसर में इंटरडिजिटेटेड इलेक्ट्रोड
2.1 आईईडी क्या करते हैं और क्या नहीं करते हैं
प्रिंटेड आईईडी विद्युत क्षेत्र की ज्यामिति को परिभाषित करते हैं, विद्युत संकेतों को एकत्रित करते हैं, बाहरी इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ इंटरफेस करते हैं और यांत्रिक एवं विद्युत स्थिरता प्रदान करते हैं। इसके विपरीत, सक्रिय संवेदन परत दबाव, आर्द्रता, गैस, जैव-क्षमता या विश्लेष्य के संपर्क में आने पर प्रतिक्रिया करती है और मापने योग्य प्रतिरोध, धारिता या प्रतिबाधा में परिवर्तन उत्पन्न करती है।
2.2 अंतर्विभाजित ज्यामिति का व्यापक रूप से उपयोग क्यों किया जाता है?
इंटरडिजिटेटेड लेआउट एक कॉम्पैक्ट फुटप्रिंट में इलेक्ट्रोड इंटरैक्शन क्षेत्र को अधिकतम करते हैं, मजबूत सतह-सीमित क्षेत्र बनाते हैं, कई सेंसिंग मोड को सक्षम करते हैं, और केवल सामग्री परिवर्तनों के बजाय ज्यामिति के माध्यम से प्रदर्शन ट्यूनिंग की अनुमति देते हैं।
3. आईईडी में प्रयुक्त होने वाली प्रवाहकीय स्याही के लिए आवश्यकताएँ
- सुसंगत रेखा परिभाषा और किनारे की सटीकता
- तापमान, आर्द्रता और चक्रण के दौरान स्थिर विद्युत गुण।
- लचीली सतहों से मजबूत जुड़ाव
- कम तापमान पर उपचार के साथ अनुकूलता
- झुकने और संभालने के दौरान यांत्रिक मजबूती
- विभिन्न बैचों और प्रिंट रन में दोहराव की क्षमता
4. मेटलॉन® प्रिंटेड आईईडी के लिए संदर्भ स्याही के रूप में एचपीएस-021एलवी
मेटालॉन ® एचपीएस-021एलवी एक सिल्वर फ्लेक, स्क्रीन-प्रिंट करने योग्य प्रवाहकीय स्याही है जिसे पॉलिमर सब्सट्रेट पर मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए डिज़ाइन किया गया है। संवेदन अनुप्रयोगों में, इसे आमतौर पर एक प्रयोगात्मक चर के बजाय एक संदर्भ इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में माना जाता है। [1] , [2] , [6]
प्रमुख विशेषताओं में स्क्रीन-प्रिंट के लिए अनुकूलित रियोलॉजी, प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रतिबाधा संवेदन के लिए विश्वसनीय चालकता, पीईटी, पीएमएमए, कागज और अन्य लचीली सामग्रियों के साथ अनुकूलता और सिद्ध निम्न-तापमान उपचार प्रदर्शन शामिल हैं। [1] , [2] , [4] , [6]
5. प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारक के रूप में इलेक्ट्रोड ज्यामिति
प्रकाशित अध्ययनों से पता चलता है कि संवेदन परत को स्थिर रखते हुए, सेंसर का प्रदर्शन केवल इलेक्ट्रोड की ज्यामिति के आधार पर काफी भिन्न हो सकता है। उंगली की चौड़ाई, रिक्ति और लेआउट विकल्प जैसे कि अंतर-अंगुली, सर्पेन्टाइन, मेन्डर या सर्पिल संरचनाएं संवेदनशीलता को कई गुना बदल सकती हैं। इसलिए, स्याही के सुचारु और प्रवाहकीय व्यवहार का दोहराव आवश्यक है। [2] , [5] , [6]
6. विनिर्माण और स्केलेबिलिटी संबंधी विचार
- IDE डिज़ाइन को मानकीकृत और पुन: उपयोग किया जा सकता है।
- इलेक्ट्रोड को दोबारा डिजाइन किए बिना सेंसिंग लेयर्स को दोहराया जा सकता है।
- प्रक्रिया विकास सरल हो जाता है
- प्रयोगशाला स्तर से प्रायोगिक स्तर के उत्पादन की ओर संक्रमण में तेजी आई है।
7. प्रकाशित संवेदन प्लेटफार्मों से अकादमिक सत्यापन
7.1 यांत्रिक दबाव और स्पर्श संवेदन
HPS-021LV स्क्रीन प्रिंटेड IDEs का उपयोग प्रतिरोधक दबाव और स्पर्श संवेदन परतों के नीचे निष्क्रिय सिग्नल-संग्रह इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है, जबकि संवेदन परतें संवेदनशीलता, हिस्टैरेसिस और साइक्लिंग स्थिरता को नियंत्रित करती हैं। [3] , [4] , [5]
7.2 स्केलेबल और मैट्रिक्स-संबोधित सेंसर सरणियाँ
मुद्रित आई.डी.ई. को एड्रेसेबल प्रेशर सेंसर सरणियों में एकीकृत किया जाता है जहां इलेक्ट्रोड लेआउट स्थिर रहता है जबकि संवेदन सामग्री और सरणी वास्तुकला भिन्न होती है। [5]
7.3 लचीले और अनुरूप संवेदन इंटरफेस
एचपीएस-021एलवी को लचीली पीईटी, कागज और पीएमएमए-आधारित संवेदन संरचनाओं पर मान्य किया गया है, जहां व्यावहारिक सेंसर एकीकरण के लिए अनुरूपता, स्थिर विद्युत प्रतिक्रिया और दोहराने योग्य मुद्रित ज्यामिति की आवश्यकता होती है। [2] , [4] , [6]
7.4 संधारित्र और प्रतिबाधा-आधारित संवेदन
आर्द्रता और प्रतिबाधा सेंसरों में, IDE ज्यामिति क्षेत्र वितरण और आवृत्ति प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती है जबकि सक्रिय परत परावैद्युत या आयनिक व्यवहार को परिभाषित करती है, जिससे प्रवाहकीय स्याही को स्थिर बुनियादी ढांचे के रूप में स्थापित किया जाता है। [1] , [2] , [6]
8. सारांश और मुख्य बातें
- IDE मुद्रित सेंसरों की विद्युत रीढ़ की हड्डी के रूप में कार्य करते हैं।
- संवेदन क्षमता सक्रिय पदार्थ में निहित होती है, न कि इलेक्ट्रोड में।
- इलेक्ट्रोड की ज्यामिति संवेदनशीलता और सिग्नल की गुणवत्ता को बहुत प्रभावित करती है।
- स्थिर और निर्माण योग्य प्रवाहकीय स्याही, बड़े पैमाने पर सेंसर विकास के लिए आवश्यक हैं।
9. नोवासेन्ट्रिक्स के बारे में
नोवासेन्ट्रिक्स प्रिंटेड और फ्लेक्सिबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कंडक्टिव इंक, नैनोमटेरियल और उन्नत सामग्री समाधान विकसित करती है। शैक्षणिक और औद्योगिक भागीदारों के सहयोग से, नोवासेन्ट्रिक्स की सामग्रियां सेंसिंग, ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स और उभरते अनुप्रयोग क्षेत्रों में योगदान देती हैं।
10. संदर्भ
-
[1]
कोस्टिक, एट अल. लचीले और स्केलेबल यूवी डिटेक्टर और कमरे के तापमान पर इथेनॉल सेंसर के लिए लेजर विकिरण द्वारा ट्यून किए गए बहुक्रियाशील स्क्रीन-प्रिंटेड TiO2 नैनोकण। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स इंटरफेसेस 2019।
खुला स्त्रोत -
[2]
स्टैनोजकोविक, एट अल. कम आर्द्रता हस्तक्षेप वाले पेपर-आधारित यूवी सेंसर के लिए लेजर-ट्यूनेबल प्रिंटेड जेडएनओ नैनोकण। नैनोमटेरियल्स 2020।
खुला स्त्रोत -
[3]
मीरा, एट अल. प्रतिरोधक स्पर्श संवेदन अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न आयनिक तरल पदार्थों के साथ सतत कोलेजन मिश्रण। एसीएस सस्टेनेबल केम. इंजी. 2023।
खुला स्त्रोत -
[4]
एंडोनेगी, एट अल. बेंडिंग रेसिस्टिव सेंसिंग के लिए ग्राफीन ऑक्साइड के साथ सस्टेनेबल कोलेजन कम्पोजिट्स। पॉलिमर 2023।
खुला स्त्रोत -
[5]
एंडोनेगी, एट अल. बल संवेदन अनुप्रयोगों के लिए जैव-अपघटनीय और जैव-संगत कोलेजन-आधारित संकर सामग्री। इंट. जे. बायोल. मैक्रोमोल. 2024.
खुला स्त्रोत -
[6]
सुह, एट अल. सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए लेजर एब्लेशन असिस्टेड माइक्रो पैटर्न स्क्रीन प्रिंटेड ट्रांसडक्शन इलेक्ट्रोड। साइंटिफिक रिपोर्ट्स, 2022।
खुला स्त्रोत
