JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

Inkjet printing of single-wall carbon nanotubes (SWCNT) on flexible polydimethylsiloxane (PDMS) substrates and their electrical properties were studied in this thesis. Wetting of the surface of the substrate with custom-made dimethylformamide-based conductive SWCNT ink was optimized by using argon-plasma surface treatment. Conductive micropatterns of SWCNTs were obtained. Mechanical bending and stretching experiments showed deformation dependent transport behaviour with a large pressure sensitivity and a gauge factor of up to 1000. The printed micropatterns were found to be sufficiently sensitive to detect and resolve pressure fronts of heartbeats in a human radial artery. Due to the established manufacturing processes used: inkjet- and screen printing, the study can pave the way for the integration of piezoresistive sensors in flexible and stretchable devices to be used e.g. in medical garments, sportswear and their accessories.

Mustesuihkutulostetut yksiseinämäiset hiilinanoputkijohteet ja -anturit polydimetyylisiloksaanilla

Tiivistelmä

Tässä työssä tutkittiin yksiseinämäisten hiilinanoputkien (SWCNT) mustesuihkutulostamista joustavalle polydimetyylisiloksaanista (PDMS) valmistetulle substraatille sekä niiden sähköisiä ominaisuuksia. Erikoisvalmisteisen dimetyyliformamidipohjaisen johtavan SWCNT-musteen substraatin pinnan kostutusta optimoitiin argon plasma pintakäsittelyllä. Tuloksena saatiin monipuolisia johtavia SWCNT-mikrokuvioita. Taivutettaessa ja venytettäessä kuviot osoittivat muodonmuutoksesta riippuvaa johtavuuden vaihtelua suurella paineherkkyydellä ja jopa yli tuhannen venymäkertoimella (Gauge Factor). Mikrokuviot olivat riittävän herkkiä myös havaitsemaan ja tulkitsemaan sydämen sykkeen aiheuttaman paineenvaihtelun ihmisen rannevaltimosta. Vakiintuneiden valmistusmenetelmien, mustesuihkutulostuksen ja silkkipainon käytön takia, tutkimus voi tasoittaa tietä kohti taipuvissa ja venyvissä laitteissa käytettävien pietsoresistiivisten antureiden integrointia esimerkiksi lääketieteellisiin ja urheilutekstiileihin ja -tarvikkeisiin.