Sensor i plast kan tillverkas i tryckpress
Elektrokemiska transistorer i plast öppnar många nya möjligheter. Eftersom både elektroner och joner är aktiva, kan de fungera som en brygga mellan traditionell elektronik och biologiska system. I en ny avhandling från Linköpings universitet beskrivs bland annat en enkel och billig sensor för luftfuktighet, som kan framställas i en tryckpress.
Elektriskt ledande plast finns idag i fälteffekttransistorer, lysdioder, elektrokemiska komponenter och batterier. Organiska halvledarmaterial har fördelen framför kisel att de kan appliceras på mjuka ytor – även papper – med tryckteknik. Komponenterna kan dessutom återanvändas på samma sätt som vanligt papper och plast.
I den elektrokemiska transistorn verkar både elektroner och joner som laddningsbärare. Den kan användas i sensorer, analysverktyg, logiska kretsar och smarta displayer. Strömmen kontrolleras av en reduktions/oxidationsprocess vilket medför att den arbetar med låg spänning, omkring 1 volt, och inte är beroende av små dimensioner. Dessutom har den en minnesfunktion.
I avhandlingen av David Nilsson vid Institutionen för teknik och naturvetenskap beskrivs en elektrokemisk fuktsensor, tillverkad av enbart organiskt material. Beroende på luftfuktigheten ändras elektrolytens ledningsförmåga, och därmed responsen från transistorn. Samma koncept kan användas för att mäta exempelvis surhet (pH-värde) eller halter av joner och glukos.
Visionen är att sensorn, batteriet och displayen ska kunna tryckas samtidigt på papper eller andra flexibla ytor. På så vis blir det möjligt att producera exempelvis billiga elektroniska “lackmuspapper” och provstickor för blod- och glukostester.
Intelligenta bildenheter (pixlar) är en annan intressant tillämpning av elektrokemiska transistorer. Genom att variera spänningen ändrar man färgen på displayen och därmed budskapet i bilden eller texten. Tekniken kan utnyttjas för att utveckla smarta etiketter och reklamskyltar.
David Nilsson ingår i professor Magnus Berggrens forskargrupp i organisk elektronik. I samarbete med elektronikforskningsinstitutet Acreo har gruppen utvecklat tryckteknik för elektronik på papper. Nyligen anslog Vetenskapsrådet medel för ytterligare en tryckpress inom projektet Electronic Paper Printing House.
Avhandlingen heter An organic electrochemical transistor for printed sensors and logic. Disputationen äger rum 17 februari kl 10 i sal K3, Kåkenhus, LiU Norrköping. Opponent är George G. Malliaras, Cornell University, USA.
Kontaktinformation
David Nilsson nås på 011-363054, davni@itn.liu.se
Magnus Berggren 011-363637, 0709-783430, magbe@itn.liu.se
