(57)【要約】  多孔質イオン導電性材料の製造方法であって、該方法は、多孔質のイオンセルロースベースの材料で出来た連続したウェブ及び少なくとも１つの個別シートを形成するため、イオン物質をセルロース材料に位置付ける工程、最初にウェブと、シート状のセルロースベースの材料を製造し、その後、室温イオン液体を含む液体を適用する工程を含む。多孔質イオン導電性材料は、材料を基板として使用し、及び導電性材料を適用することにより、柔軟な電子デバイスにおいて使用される。物品の特性を検知するためのセンサーアセンブリは、少なくとも１つのセンサーを含み、ここで、前記センサーアセンブリは、柔軟なウェブ又はシート状材料を含む。物品の認証を確認するための認証デバイスも提供される。該デバイスは、少なくとも１つの柔軟な電子デバイスを含む。物品の認証を確認するための方法も提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質イオン導電性材料の製造方法であって、該方法は、多孔質のイオンセルロースベースの材料で出来た連続したウェブ及び少なくとも１つの個別シート（１）を形成するため、イオン物質（１１）をセルロース材料（１０）に位置付ける工程を含み、該方法は、最初にウェブと、シート状のセルロースベースの材料を製造し、その後、室温イオン液体（１２）を含む液体（１００）を適用する工程を特徴とする、方法。
【請求項２】
前記液体（１００）は、室温イオン液体（１２）をセルロース材料（１０）に移すことが可能な表面処理方法によって適用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記適用は、好ましくは前記表面処理方法で、イオン液体をセルロース材料（１０）へ確実に位置付けるように整えられた圧力を加える工程を含み、前記表面処理方法は、好ましくは、室温イオン液体（１２）をセルロース材料（１０）に移すことが可能な印刷技術又はコーティング技術であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ウェブ又はシート（１）の少なくとも片面にサイズ処理層（２）を適用することを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
サイズ処理層（２）を両面に適用することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
デンプン、ラテックス、及び／又はナノ繊維化したセルロース及び／又はポリビニルアルコールを含む、表面サイズ処理剤を適用することを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
１−１２０μｍの範囲、好ましくは５−６０μｍの範囲、及びより好ましくは２０−４０μｍの範囲の厚みを有する、前記サイズ処理層（２）を適用することを特徴とする、請求項４乃至６の何れかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに従い基板（１，２）を使用し、及び導電性材料（３）を適用することを特徴とする、柔軟な電子デバイスを製造する方法。
【請求項９】
前記導電性材料（３）は、少なくとも１つの電子デバイス（５，６，７）を形成するために供給されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電子デバイスは、少なくとも１つの電気化学トランジスタ（５，６，７）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
イオン物質（１１）を含む柔軟なウェブ又はシート状材料であって、該ウェブ又は該材料は、液体（１００）により適用されるイオン物質を含むセルロース繊維のウェブ又はシートにより、及び室温イオン液体を含む液体（１００）の堆積又は適用によって主に適用される前記イオン物質（１１）により、主に形成されることを特徴とする、柔軟なウェブ又はシート状材料。
【請求項１２】
前記ウェブ又はシート状材料は、少なくとも９０％の再生可能な材料、好ましくは、生物分解性の再生可能な材料を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の柔軟なウェブ又はシート状材料。
【請求項１３】
前記ウェブ又はシート（１）の少なくとも片面が、サイズ処理層（２）により整えられることを特徴とする、請求項１１乃至１２の何れかに記載の柔軟なウェブ又はシート状材料。
【請求項１４】
物品の特性を検知するセンサーアセンブリであって、該アセンブリは、少なくとも１つのセンサー、前記センサーに接続されたパワーサプライ、及び前記センサーに接続された読み出し装置を含み、前記センサーアセンブリは、請求項１乃至１３の何れかに記載の柔軟なウェブ又はシート状材料を含むことを特徴とする、センサーアセンブリ。
【請求項１５】
前記センサーは、柔軟な前記ウェブ又は前記シート状材料に取り付けられる少なくとも１つのトランジスタを含むことを特徴とする、請求項１４に記載のセンサーアセンブリ。
【請求項１６】
前記トランジスタの少なくとも片面は試薬を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のセンサーアセンブリ。
【請求項１７】
柔軟な前記ウェブ又は前記シート状材料は試薬を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のセンサーアセンブリ。
【請求項１８】
前記読み出し装置は、グラフィックインターフェース、データ処理能力、及び電子制御能力の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１４乃至１７の何れかに記載のセンサーアセンブリ。
【請求項１９】
物品の認証を確認するための認証デバイスであって、該デバイスは、請求項８乃至１０の何れかに記載の少なくとも１つの柔軟な電子デバイスを含み、柔軟な前記電子デバイスは、第１の色に関連した第１の化学状態を有し、柔軟な前記電子デバイスは、電流が柔軟な前記電子デバイスを流れることができる方法で電気回路を形成するために、パワーサプライに接続可能であり、柔軟な前記電子デバイスは、電流が柔軟な前記電子デバイスを流れる場合に、第２の色に関連した第２の化学状態にあるように整えられることを特徴とする、認証デバイス。
【請求項２０】
前記パワーサプライは、集積回路を形成するために柔軟な前記電子デバイスに接続されることを特徴とする、請求項１９に記載の認証デバイス。
【請求項２１】
物品の認証を確認するための方法であって、該方法は：
（ａ）イオンペーパー及び該イオンペーパーに取り付けられる柔軟な電子デバイスを含む認証デバイスを提供する工程であって、柔軟な前記電子デバイスは、第１の色に関連した第１の化学状態にあることを特徴とする、工程、及び
（ｂ）柔軟な前記電子デバイスが第２の色に関連した第２の化学状態に変わるように、柔軟な前記電子デバイスにパワーサプライを接続する工程
を特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質のイオン導電性材料の分野に関するものであり、より具体的には、多孔質のイオン導電性材料を製造する方法に関するものであり、該方法は、多孔質のイオンセルロースベースの材料で作られた連続するウェブ及び少なくとも１つのシートを形成するため、イオン物質をセルロース材料に位置付ける工程を含む。
【０００２】
本発明は更に、柔軟な電子デバイス及び柔軟なウェブ又はシート状材料の製造方法、物品の特性を検知するためのセンサーアセンブリ、物品の認証を確認するための認証デバイス、及び物品の認証を確認するための方法についても記載する。
【背景技術】
【０００３】
基板としてブラスチックを利用する、柔軟な電子デバイスが市場に存在する。導電性ポリマーの電気化学の機能性を達成するために、ポリエチレンコーティングした紙の表面に導電性材料を印刷し、電子構造上にイオン化合物を堆積させるため、幾つかの試みが行われてきた。多孔質の固体電解質は、一般的には大きな電子工学分野（ｔｈｅ  ｌａｒｇｅ  ａｒｅａ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）において、センサー、電気化学トランジスタ、高エネルギーバッテリー内の潜在的な適用のため、関心を集めてきた。
【０００４】
１９７０年代後半の導電性ポリマーの発見により、柔軟な電子工学分野の研究が、発展し続けている。スピンコーティング、層ごとの技術（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、印刷、及びロッドコーティングは、表面に電子構造を作るために、柔軟な基板上に導電性材料を堆積するのに使用される方法の幾つかである。電子工学構造の大半において、イオン材料は、電気化学電池、光起電力、電気化学トランジスタ、及びエレクトロクロミックデバイスなどにおいて、イオン移動を促進するために使用される。共通して利用されるが、室温イオン液体（ＲＴＩＬ）の使用に関係する、多くのイオン材料が、近年発達してきた。イオン液体は最初に、Ｗａｌｄｅｎによって１９１４年に発見されたが、産業上のその巨大な潜在性は、ほんの過去数十年内に理解された。それらは、有機陽イオン、及び有機又は無機の陰イオンから構成される化合物のクラスである。その生物分解性、低揮発性、及び低毒性は、保持可能なプロセスで有用である魅力的な特性の幾つかである。ＲＴＩＬの適用の数は、化学反応、電気化学、分離適用、無機ナノ材料、及びその他を含む様々な分野において増加しつつある。共通して使用されるＩＬは、アルキルアンモニウム、アルキルホスホニウム、１−アルキルピリジニウム、及び１，３−ジアルキルイミダゾリウム（ｄｉａｌｋｙｌｉｍｉｄｉｚａｌｉｕｍ）の陽イオンを含むものである。イオン液体の化学的特性は、陰イオンの性質により大きく影響を受ける。近年、研究は、セルロースの溶解時にイオン液体を使用することに集中してきた。セルロース材料の溶解を扱う、増えつつある多くの出版物は、パルプ及び紙の分野だけでなく、他の研究分野においても見られるようになっている。
【０００５】
米国特許第２０１０／００３２６６１号には、イオン導電性であるポリマー膜によって分離された、半導体層とゲート電極を有するトランジスタが開示される。ポリマー膜は、イオン導電性の液体が浸み込んだ紙の形態でもよく、印刷技術は、有機半導体層を形成するために使用され得る。イオン導電性は、紙を製造する前に繊維をスルホン化することによって達成される。しかし、この方法は、十分に高いイオン導電性を与えることができず、紙の形成前に繊維を修飾すること（ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ）は、導電性であると思われる１枚の紙に選択的に位置付けることが困難であるということを意味する。
【０００６】
天然のセルロースベースの繊維を基とする、薄膜と紙で構成される導電性材料は、ＷＯ２００９１１５９１３に開示される。導電性成分は、例えば、インクジェット印刷により堆積され得る。
【０００７】
ＷＯ２００９０９６８０２には、単純に統合した電気回路及び／又は電子回路を製造する際の基礎としての、紙材料の使用が記載される。紙の表面は、処理されてもよく、又は処理されなくてもよい。しかし、この文書に、イオン導体としての紙は開示されていない。
【０００８】
従って、生物分解性でもある再生可能な材料から、部分的又は全体的に作られる、イオン導電性材料を開発する必要性が未だに存在する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、上記技術の欠点及び不便性の少なくとも１つを、克服する、又は少なくとも最小化することである。これは、請求項１に定義されるような方法により得ることができる。
【００１０】
本発明により、生物分解性である再生可能な材料から部分的又は全体的に作られたイオン導体が、得られる。イオン液体又はイオン液体の混合物を含む液体を、導電性である必要がある紙の一部に直接堆積させることが可能である。また、イオン液体の混合物を繊維ネットワークに堆積する前に、前記液体に含まれるイオン液体の混合物を修飾することにより、所望の導電性レベルに合わせることが可能である。このことは、イオン液体の堆積が、繊維ネットワーク中で最大にされ、可能な最も高い導電性レベルを得ることを示唆する。紙は、多孔質の繊維で構成され、従って、イオン液体は、孔に入り込むことができる。イオン液体は、セルロース系繊維に容易に結合する。
【００１１】
液体は、室温イオン液体をセルロース材料に移すことが可能な表面処理方法により、適用される。前記適用は、イオン液体のセルロース材料への位置付けを確実にするために整えられた圧力を加える工程を含み、該工程は、好ましくは、室温イオン液体をセルロース材料に移すことが可能な印刷技術又はコーティング技術である。
【００１２】
サイズ処理層（ｓｉｚｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）は、前記ウェブ又はシートの少なくとも片面に適用され得る。幾つかの実施形態において、両面は、サイズ処理層により適用され得る。前記サイズ処理層は、１−１２０μｍの範囲、好ましくは５−６０μｍの範囲、及びより好ましくは２０−４０μｍの範囲の厚みを有する。
【００１３】
本発明はまた、基板を使用して導電性材料を適用することにより、多孔質のイオン導電性材料の製造方法に基づき、柔軟な電子デバイスを製造する方法に関係するものであり、前記材料は、少なくとも１つの電子デバイスに適用される。前記電子デバイスは、少なくとも１つの電子化学トランジスタを含む。
【００１４】
本発明はまた、液体により適用されるイオン物質を含む、セルロース繊維のウェブ又はシートによって主に形成される、イオン物質を含む柔軟なウェブ又はシート状材料に関係する。前記ウェブ又はシート状材料は、少なくとも９０％再利用可能な材料、好ましくは生物分解性の再利用可能な材料を含む一方で、前記イオン物質は、室温イオン液体を含む前記液体の堆積又は適用によって主に適用され、前記ウェブ又はシート（１）の少なくとも一面は、サイズ処理層により整えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
前述の態様、及び本発明に付随する利点の多くは、添付図面と共に得られると、詳細な記述を参照することにより、より良く理解されるようになるため、より容易に認識されるであろう。
【図１ａ】セルロースベースの材料の概略図を示す。
【図１ｂ】イオンペーパーの概略図を示す。
【図２】表面をサイズ処理した（ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｉｚｅｄ）紙の概略図を示す。
【図３】導電性材料により印刷された、表面をサイズ処理したイオンペーパーの概略図を示す。
【図４】導電性材料により両面に印刷／コーティングされた、表面をサイズ処理したイオンペーパーの概略図を示す。
【図５】導電性材料により両面に、及び導電性材料間に適用された電圧により、印刷／コーティングされた、表面をサイズ処理したイオンペーパーの概略図を示す。
【図６ａ】イオンペーパー上に構築され得る、電気化学トランジスタの側面図を示す。
【図６ｂ】イオンペーパー上に構築され得る、図５ａに示される電気化学トランジスタの頂面図を示す。
【図７ａ】イオンペーパー上に構築され得る、エレクトロクロミックデバイスの頂面図を示す。
【図７ｂ】イオンペーパー上に構築され得る、図６ａに示されるエレクトロクロミックデバイスの側面図を示す。
【図８】電圧に応じたイオンペーパーのイオン導電性を示す。
【図９】相対湿度に応じたイオンペーパーのイオン導電性を示す。
【図１０】相対湿度に応じた、表面サイズ処理剤（ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｉｚｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）としてナノ繊維化セルロース（ＳＩＹ−ＦＣ）又はデンプン−ラテックス（ＳＩＹ−ＳＬ）を使用することによって表面をサイズ処理したイオンペーパーのイオン導電性を示す。
【図１１】［ｂｍｉｍ］ＢＦ４を含む紙のイオン導電性の温度依存性を示す。
【図１２】表面をサイズ処理したイオンペーパー（ＳＩＹＳＳＧ）の顕微鏡画像（倍率：２０倍）を示し、（ａ）は前面、及び（ｂ）は前面にオイルベースの色素（Ｓｕｄａｎ  Ｒｅｄ）を適用した後の裏面を示す。
【図１３】サイズ処理していない及び表面をサイズ処理したイオンペーパーのナイキスト線図、及びそのためのランディース等価回路を示す。
【図１４】イオンペーパー表面の上部に構築され得る、可能な電子デバイスの配置図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下の詳細な記述、及びその中に含まれる例は、本発明の特定の実施形態を記載及び説明するためだけに提供され、あらゆる方法で本発明の範囲を限定するように意図されていない。
【００１７】
図１ａにおいて、セルロースベースの材料（１０）が、１枚の紙の形態を有する状態で示される。
【００１８】
図１ｂにおいて、イオンセルロースベースの材料（１）が、図１ｂにおいて紙のイオンシートとして示され、概略的に示される。イオンペーパー（１）は、好ましくは、電子デバイスのプラットフォーム及び／又は構成要素として有用である、頑丈な多孔質の材料である。
【００１９】
前記イオンセルロースベースの材料（１）は、多孔質のイオンセルロースベースの材料（１）で出来たウェブ又はシート、好ましくは連続的なウェブ又はシートを形成するため、イオン物質（１１）をセルロース材料（１０）に位置付けることにより、製造される。イオン物質（１１）の位置付けは、幾つかの実施形態において、好ましくは、１つのセルロース材料へと行われ、それにより、複数の多孔質のイオンセルロースベースの材料（１）、例えば、イオンペーパー又はイオンボードのシートを形成し得ることが、理解されるべきである。
【００２０】
この種の多孔質のイオンセルロースベースの材料（１）、例えば、イオンシート又はイオンペーパーは、セルロース系繊維を含むため、再使用可能であり得る。多孔質のイオンセルロースベースの材料（１）、例えば、イオンペーパーを製造する方法自体は、容易でコスト効率が良く、市販又は研究所で作られた、コーティングされていない紙シートが、その上にイオン液体を堆積させるために使用され得る。紙の塊（ｂｕｌｋ  ｐａｐｅｒ）自体は、繊維−繊維の結合にかなりの影響を及ぼすことなく、イオン導電性となる。（白色紙が使用される場合に）コーティングされていない紙と、イオンペーパーとの間の白色度には、僅かな違いしかない。イオン導電性は、２３℃で、２０％乃至８０％ＲＨの広範囲の湿度で抵抗することが証明された。
【００２１】
図２には、表面をサイズ処理したイオンペーパーの概略図が示される。表面をサイズ処理した層（２）は、イオンペーパー（１）の両側の全表面を大幅に覆う。しかし、幾つかの実施形態において、イオンセルロースベースの材料（１）の前記ウェブ、シート、又は片面だけを表面サイズ処理することの方が、好ましいこともある。
【００２２】
図３には、表面をサイズ処理した層（２）を有するイオンペーパーの概略図が示めされる。表面をサイズ処理した前記イオンペーパーは、導電性材料（３）に供給される。導電性材料（３）は、イオンペーパー（１）の表面をサイズ処理した層（２）の上に、導電性材料（３０）を印刷することにより、適用された。導電性材料（３０）は、線、点、又は他の適切な幾何学的図形として、堆積され得る。堆積物間の距離は、好ましくは、即座の物理的接触がないことを確実にすることを必要とし得る。
【００２３】
図４には、表面をサイズ処理したイオンペーパーの概略図が示される。表面をサイズ処理した前記イオンペーパーは、示されるシートの他の側面上にもある導電性材料（３）に供給される。下側は、図４に示される実施形態において、表面をサイズ処理した層（２）の上部に導電性材料（３１）をコーティングすることにより供給される、導電性材料（３）に供給された。
【００２４】
図５には、導電性材料により両面に、及び導電性材料間に適用された電圧により、印刷／コーティングされた、表面をサイズ処理したイオンペーパーの側面図が、示される。電圧が、電圧源（８）から電線（９）を介して導電性材料（３）に適用されると（最小１．５Ｖ）、色の変化が生じる。色の変化の割合は、イオン導電性と適用される電圧に依存し得る。
【００２５】
イオンペーパー上に構築される／印刷され得る、電気化学トランジスタ（５）（６）（７）の側面図が、図６ａに示される。電気化学トランジスタは、幾何学模様を作りだすことが可能な印刷技術又はコーティング技術などの、表面処理方法によって、表面をサイズ処理したイオンペーパーの一面の上部に配される、電源（５）、ゲート（６）、及び排液管（７）を含む。
【００２６】
図６ｂには、図５ａに示されるような電気化学トランジスタの頂面図が示される。ゲート（６）は、電源（５）及び排液管（７）を隔てて配される。イオンペーパーの反対側面に、ゲート電極を印刷することも可能である。電源（５）と排液管（Ｄ）の間の片（Ｙ）は、導電性ポリマー／エレクトロクロミックポリマーであり、電源（Ｓ）、排液管（Ｄ）、及びゲート（Ｇ）におけるものに類似するか、又は異なる導電性／エレクトロクロミックポリマーのいずれかである。（Ｓ）と（Ｄ）は、金属物質でもある。
【００２７】
図７ａは、電圧が適用される場合に様々な色を与えるため、イオンペーパー（１）の上部に異なるエレクトロクロミックポリマー（３０）の幾何学模様、磁場（ｆｉｅｌｄｓ）、又は縞模様を作りだすことが可能な印刷技術又はコーティング技術などの、表面処理方法によって堆積が可能であることを示す。
【００２８】
図７ｂは、導電性ポリマー／エレクトロクロミックポリマー（３１）が、イオンペーパー（１）の他の側面に幾何学模様を作りだすことが可能な印刷技術又はコーティング技術などの、表面処理方法によって堆積され得ることを示す。イオンペーパーの厚みは、上面のエレクトロクロミックポリマーと、反対側の導電性ポリマーとの間の分離距離である。イオン液体の群、即ち今後、セルロース系材料、例えば、印刷紙及びグラフィック紙、包装紙及びボール紙、段ボール、不織布及び織物に対して不活性である、ＩＬとも称されるものを見つけるために、調査が行われてきた。
【００２９】
イオン液体（ＩＬ）は一般的に、置換された複素環式陽イオン及び有機又は無機の陰イオンをベースとする、液体状態の塩である。合成される第１のイオン液体の１つは、１９１４年には硝酸エチルアンモニウムであったが、当時は溶融塩と呼ばれていた。用語「イオン液体」は１９４３年に初めて使用された。ＩＬの融点は１００℃未満である。陽イオン及び陰イオンの種、並びに陽イオン上のアルキル基の長さは、その物理的及び熱的な性質に大いに影響を及ぼす。イオン液体は、イオンと短命なイオン対で作られる。分解又は蒸発することなく溶解する任意の塩は、イオン液体をもたらす。これら物質に関する他の用語は、液体電解質、イオン溶解物、イオン流体、融解塩、及びイオンガラスを含む。イオン結合は、通常の液体の分子間のファンデルワールス力よりも強いため、一般的な塩は、他の固形分子よりも高い温度で溶解する傾向がある。室温以下で液体であるＩＬが存在し、これらは、室温イオン液体（ＲＴＩＬ）と呼ばれる。ＩＬは、他の溶剤と比較すると、呼吸器にあまり害を与えない、非常に低い蒸気圧を有する。融解温度、熱安定性、屈折率、酸塩基の特徴、親水性、極性密度、及び粘性などの特性は、容易に調整可能である。Ｃ４−Ｃ６部分を備えるイミダゾリウム塩は、高い表面張力を有する。一般に、イオン液体の表面張力は、水を除く、任意の溶剤よりも高い。イオン液体の陽イオンが大きくなるにつれ、表面張力が高くなる。ＩＬの熱安定性は非常に高い（Ｔｏｎｓｅｔ  ３００乃至４００℃）。しかし、イオン液体の熱安定性は、物質が長期間高温で曝露される場合に落ち込む。ＩＬの粘性は通常、水のそれよりも高く、温度上昇と共に減少する。粘性は、ＩＬの繊維ネットワークへの浸透に影響を及ぼす、重要な特性の１つである。
【００３０】
セルロース系材料を溶解しないことが分かった、室温イオン液体の２つは、１−ブチル−３−メチルイミダソリウムテトラフルオロホウ酸塩又は［ｂｍｉｍ］ＢＦ４、及び１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩又は［ｂｍｉｍ］ＰＦ６である。これらＩＬはまた、優れた電解質及び溶剤であることが分かった。
【００３１】
【化１】
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【００３２】
イオン導電性は、イオン、又はイオンとエレクトロン／ホールを介して電流を運ぶ材料の能力である。イオン導電性は、温度と相対的な湿度に依存すると証明されたこれら荷電種（ｃｈａｒｇｅ  ｓｐｅｃｉｅｓ）の流動性に依存する。
【００３３】
好ましい実施形態において、多孔質のイオンペーパー（１）は、紙のほぼ全面にＲＴＩＬ（例えば［ｂｍｉｍ］ＢＦ４）を含む、イオン物質（１１）を含む液体（１００）を堆積又は適用することにより、製造される。イオン物質（１１）は、紙の孔を通り、紙の表面を電気化学的に活性にする繊維ネットワークを通って、紙の内部に浸透するものであり、単なる塊ではない。前記紙は、印刷紙及びグラフィック紙、包装紙及びボール紙、並びに段ボールでもよい。
【００３４】
ここで、例えば［ｂｍｉｍ］ＢＦ４を含むイオン物質（１１）により堆積又は適用されて、製造された多孔質のイオンペーパーは、乾燥が可能となり、好ましくはその後、その片面又は両面のほぼ全体を表面サイズ処理する。任意の従来の表面サイズ処理剤が使用され得、好ましくは、デンプン、デンプン−ラテックス（ＳＬ）又はナノ繊維化セルロース（ＮＦＣ）ベースのサイズ処理剤、及び／又はそれらの組み合わせである。イオンペーパーをサイズ処理する重要性は、イオンペーパーの電気化学特性を維持しながら、エレクトロクロミックポリマーに対する基板の保護、より優れた対比である。イオンペーパー又は表面をサイズ処理したイオンペーパーの乾燥後、エレクトロクロミックポリマー及び／又は電気化学の電界効果トランジスタの形態にある導電性材料（３）が、表面をサイズ処理した前記イオンペーパー又はサイズ処理していない前記イオンペーパーに加えられる。
【００３５】
紙及びボール紙は、製紙プロセスから多数のイオンを含み、１つの説として、これらイオンは、紙本来の導電性の性質に起因し得るという説がある。これらイオンは、イオンペーパーの導電性を増強する。
【００３６】
研究
［ｂｍｉｍ］ＢＦ４は、商用の原紙に堆積され、製造される多孔質のイオンペーパーの電気的挙動は、相対湿度及び温度の様々な条件下で特徴化された。更に、イオンペーパーの表面サイズ処理の、その電気的挙動に対する効果が調べられ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳインクの表面をサイズ処理したイオンペーパーへのスクリーン印刷による電気化学的性能が立証された。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳインクは、主にインクの粘性を修飾するため、ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）及び幾つかの添加剤によりドープされる、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含むインクである。
【００３７】
異なる電圧（図８）で４つのプローブ技術を使用して、イオン導電性を測定した。この技術は、導電性シートを測定し、表面の粗度の影響を最小化するために使用される。イオン導電性は、１０±１と１００±１Ｖの間で適用される電圧により変化しないことが分かった。
【００３８】
後の測定を、５０±１Ｖで行った。紙の電気的性質は、大気中の水分含量によって大いに影響を受けると知られている。表面をサイズ処理していないイオンペーパーのイオン導電性に対する、相対湿度の効果が測定され、およそ２５±５％のＲＨ乃至およそ５０±５％のＲＨのイオン導電性において急な増加が存在すると思われるということが観察され、一方で、小さな違いが、５０±５と８５±５％のＲＨの間で観察された（図９）。この測定において、温度は気象室の中で２３±１℃に維持された。この研究は、イオンペーパーが、低いＲＨ（２５％）又は高いＲＨ（８５％）の両方で、即ち、熱帯環境において、相当なイオン導電性を持つことを確かにするために重要なものである。紙そのものは、その吸湿性により大気中の水分含量に敏感である。
【００３９】
図１０には、ナノ繊維化したセルロースを含む表面サイズ処理層を有するイオンペーパー（ＳＩＹ−ＦＣと称される）、及びデンプン並びにラテックスを含む表面サイズ処理層を有するイオンペーパー（ＳＩＹ−ＳＬと称される）のイオン導電性に対する、相対湿度の効果が、示される。その効果は、相対湿度に応じたイオン導電性の挙動を示す。ＳＩＹ−ＮＦＣのイオン導電性は、ＳＩＹ−ＳＬと比較して、湿度に大きく依存する。図９と図１０を比較すると、表面をサイズ処理したイオンペーパーは、サイズ処理していないイオンペーパーよりも湿度に依存する。その理由は単に、サイズ処理層の構造が、大気の水分含量に依存するからである。これは、考慮されるべきことである。
【００４０】
イオン導電性は、温度が増加するにつれて増加したことも確認された。イオン導電性の温度依存性は、２９６と３２３Ｋの間の温度範囲について、Ｗｉｌｌｉａｍ−Ｌａｎｄｅｌ−Ｆｅｒｒｙ（ＷＬＦ）の関係、及び単純なアレニウス式に適合した。ＷＬＦの関係により表わされる、固形ポリマー電解質におけるイオン導電性の機構は、非結晶領域におけるポリマー鎖の分節的な動きによるものである。イオン導電性の温度挙動は、ＷＬＦ方程式に合わなかった。アレニウス式は以下の通りである：
【００４１】
【化２】
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【００４２】
ここで、σ（Ｔ）は導電性（Ｓ／ｃｍ）であり、Ｅａは活性化エネルギーであり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは温度（Ｋ）である。温度依存性は、アレニウス式に十分に適合した。この挙動は、無機イオンコンダクターの典型的な挙動である担体イオンのホッピングモデルに従う。これは、イオン導電性の機構が無機の陰イオンＢＦ４−によるものであることを示す。１ｎ  σ（Τ）  ｖｓ  １０００／Ｔのプロットから（図１１）、活性化エネルギー、Ｅａは、０．１１２ｅＶであると計算された。活性化エネルギーは、電気化学的プロセス又は電荷輸送を開始するのに必要とされる極小エネルギーである。
【００４３】
イオンペーパーの表面サイズ処理は、表面の粗度及び表面の印刷適性に影響を及ぼす。これは、より滑らかな表面を作り、故に、イオンペーパーの上部に電磁構造のより優れた印刷適性を作るための有益な工程であり得る。更に、表面サイズ処理は、イオンペーパーへの及びそこからのイオンの高速拡散を可能にするほど十分に薄いということが、有益であり得る。表面上の、ピンホール又は小さな覆われていない領域の形態にある小さな開口部の存在は、それらが表面平滑度及び印刷適性を損なわない場合の、長所であり得る。これが達成されたかどうか確認するために、紙の表面上のピンホールの存在を評価するための標準試験を行った。油溶性の赤色色素、テレピン油、及び無水の炭酸カルシウムの混合物を紙試料の表面に堆積させ、混合物が、紙の後側面の湿潤によって示されるように、原紙及びサイズ処理していない紙に浸透したことが分かった。表面をサイズ処理したイオンペーパーは、一方で、色素混合物の完全な浸透を可能にしなかった。しかし、幾つかの集中した赤色斑（図１２でダークスポットとして示される）が、紙の前面上の覆われていない領域に起因した、表面をサイズ処理した紙の後側面上に観察された。これらのスポットは、前面にあるピンホールだけでなく、より大きな覆われていない領域によるものでもある。覆われていない領域の存在は、電圧が適用される印刷したエレクトロクロミックポリマーの色の切り替えを説明する。この現象は、表面をサイズ処理した原紙の上部で印刷されたエレクトロクロミックポリマー上では観察されなかった。このサイズ処理フィルム自体は、非常に低いイオン導電性を有するものと思われる。
【００４４】
３つの異なるワイヤロッド（緑＝０．３１ｍｍ、黒＝０．５１ｍｍ、オレンジ＝０．７６ｍｍの線径）を、イオンペーパーの表面サイズ処理時に使用し、３つの異なる厚みを有する表面サイズ処理膜を得た。表面の粗度を、光学式プロフィルメーターを使用して評価し、異なる紙の表面地形において違いを見出した。サイズ処理していないサンプルは、サイズ処理した表面より多くの深部を有する。これは、紙の孔の多くが、表面サイズ処理剤により覆われることを示す。ファイバーラインの色は、サイズ処理したサンプルのものよりも強く、明確である。しかし、少なくとも１２のサンプルに関する、平均粗度（Ｒａ）、及び自乗平均粗度（Ｒｑ）の定量化評価により、サンプルの中の著しい変動は得られなかった。
【００４５】
異なる紙試料に関するナイキスト線図は、表面サイズ処理の厚みの効果を示す（図１３）。イオンペーパーの一般的な挙動は、表面サイズ処理されている又はされていないに関わらず、電荷移動抵抗とワールブルグインピーダンスの連続する組み合わせとして、誘導電流のインピーダンスを明らかにする。ワールブルグインピーダンスは、低周波限界にて純粋な拡散律速反応を示す。表面サイズ処理が増加するにつれ、バルク抵抗率ＲＢも増加する。直列抵抗ＲＥの値は、イオンペーパー（サイズ処理していない及びサイズ処理したもの）について１１６乃至１２４Ωの範囲に及ぶ。図１３において、ＳＩＹはイオンペーパー、即ち、本発明に記載のイオンペーパーであり、ＳＩＹＳＳＧは、表面サイズ処理の線材の直径が０．３１ｍｍである表面をサイズ処理したイオンペーパーであり、ＳＩＹＳＳＢは、表面サイズ処理の線材の直径が０．５１ｍｍである表面をサイズ処理したイオンペーパーであり、ＳＩＹＳＳＯは、表面サイズ処理の線材の直径が０．７６ｍｍである表面をサイズ処理したイオンペーパーであり、ＳＳＧは、表面サイズ処理の線材の直径が０．３１ｍｍである表面をサイズ処理した原紙である。用語「原紙」は、イオン液体により適用／処理されない紙を意味する。
【００４６】
色測定（表１及び２を参照）は、電圧が適用される時、ｂ＊の負の値を増加し、Ｌ＊の量を減らすことによって示されるように、ポリマーの色が暗めの青色に変わることを示す。色の変化は、訓練されていない裸目でも容易に認識可能である。それは、ΔΕ＞４乃至４．５によっても証明される（値４乃至４．５は大抵、通常の観察者が色の変化を識別できる場合に、閾値と称される）。ΔΕの値は、以下の式によって計算される：
【００４７】
【化３】
2014520356.tif 000005
【００４８】
ここで、指標（１と２）は、例えば、以下の表（表１と２）で使用されるＬ  ａ  ｂ  −システムにおいて提供される、２つの異なる色座標の値を表す。ΔΕは、言い換えると色空間における２つの異なる色、又は距離座標の絶対値である。表１の０秒と１秒についてのＬ  ａ  ｂ  データ、及び表２の０、５、及び１０秒についてのＬ  ａ  ｂデータを、以下の評価において使用した。
【００４９】
用語「ＳＩＹ基板」は、イオン液体により処理された基板、即ち、イオン基板を意味する。
【００５０】
その場合、（図３で描かれるような）側部の色の変化に対する印刷ポリマーの表１は、１秒で認識可能である。
【００５１】
【表１】
2014520356.tif 000006
【００５２】
表２には、ナノ繊維化したセルロースを含む分散剤により表面をサイズ処理したイオン基板（ＳＩＹ−ＦＣと称される）の色測定の結果が、示される。結果は、（図５に図示される）この設定の色切り替え速度を示す。この場合、認識可能な色の変化は、５乃至１０秒後に生じる。
【００５３】
【表２】
2014520356.tif 000007
【００５４】
イオンペーパーのイオン特性を評価するために、エレクトロクロミックポリマーＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、表面をサイズ処理した紙の表面の上部にスクリーン印刷した。図解（図１４）は、エレクトロクロミックデバイス（ｃ）又は有機の電気化学の電界効果トランジスタ（電気化学のＦＥＴ）（ｄ）が、表面をサイズ処理した紙（ｂ）に印刷され得ることを示す。更に、図１２には、イオンペーパー（ａ）が示される。エレクトロクロミックデバイスによる電圧の適用によって、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、分子のレドックス状態に依存して、色を透明と青色の間に切り替える。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、還元状態では暗い青色であり、酸化状態では透明である。
【００５５】
電圧の適用により、印刷のコントラストを変化させることが可能である。反応に従い、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを電気化学的にドープ又は脱ドープすることにより、トランジスタ排液管と電源末端の間の活性なポリマーチャネルを通り抜ける電流を制御することが、可能である：
【００５６】
【化４】
2014520356.tif 000008
【００５７】
電圧の極性が逆転すると色が戻るため、色の変化は可逆的である。電気化学の電界効果トランジスタの場合、正電圧が地表源に対してゲートに適用されると、印刷されたゲートは、僅かに透明から暗い青色に変わり、印刷したチャネルの導電性の変化を示した。電気化学のＦＥＴが表面をサイズ処理したイオンペーパーに作用するということは、原紙に印刷されたゲートの未変化の色と比較して、ゲートと地表源の間の正電圧の適用後の、印刷されたゲートチャネルの暗い青色への変色により示された。前述のように、表面をサイズ処理したイオンペーパーの表面に存在する幾つかの開放構造による、導電性ポリマーヘの、及びそこからのイオンの高速拡散が存在する。
【００５８】
この研究において、イオンペーパーは、商用の原紙にイオン液体を堆積させることにより製造された。イオンペーパーの導電性は、１０乃至１００Ｖの電圧には無反応である。イオンペーパーは、様々な相対湿度レベルに曝露され、低い相対湿度（２５％  ＲＨ）でも高い導電性を有していたことが分かった。イオン導電性の温度依存性は、担体イオンのホッピングに起因し得る、単純なアレニウス式に従う。イオンペーパーの表面サイズ処理は、粗度を減少し、その印刷適性を改善した。バルク抵抗は、表面サイズ処理の厚みが増加するに伴い、増加した。また、電圧が適用される時に表面上に印刷されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの電気化学反応を促進する、表面をサイズ処理した紙の表面に開放構造が存在することも観察した。イオンペーパーは、よりコンパクトな電子デバイスにおける構成要素として使用され得る、優れたイオン導電体であることを実証した。
【００５９】
実験
材料
商用の原紙（ＰＭ  Ｗｈｉｔｅ，  １００ｇ／ｍ２）は、Ｂｉｌｌｅｒｕｄ  ＡＢ，  Ｓｗｅｄｅｎにより提供される。この研究において使用される、分析段階にあるイオン液体は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｇｍｂｈ（Ｇｅｒｍａｎｙ）の１−ブチル−３−メチルイミダソリウムテトラフルオロホウ酸塩（［ｂｍｉｍ］ＢＦ４）であった（図１）。Ｏｒｇａｃｏｎの透明なスクリーン印刷インクＥＬ−Ｐ  ３０４０を、Ａｇｆａ（Ｂｅｌｇｉｕｍ）から購入した。このインクは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと熱可塑性バインダーを含む透明な導電性インクである。使用されるサイズ処理剤は、陽イオンのデンプン（Ｃａｒｇｉｌｌ  Ｎｏｒｄｉｃ  ＡＢ，  Ｓｗｅｄｅｎ）とｂａｓｏｐｌａｓｔ（登録商標）（ＢＡＳＦ  ＧｍｂＨ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）の混合物であった。使用される色素混合物は、Ｓｕｄａｎ  Ｒｅｄ  Ｇ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  ＧｍｂＨ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）、無水の塩化カルシウムの分析グレード（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  ＧｍｂＨ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）、及びバルサムテレピン油（Ａｌｃｒｏ  Ｆａｒｇ  ＡＢ，  Ｓｗｅｄｅｎ）から構成された。加えて、ナノ繊維化したセルロース（ＮＦＣ）の分散剤が、表面サイズ処理剤として代わりに使用され得る。ＮＦＣとポリ（ビニルアルコール）ＰＶＡの混合物も、代替的なサイズ処理剤として使用され得る。原紙及びコーティングした紙の厚みを、ＳＴＦＩ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｔｅｓｔｅｒ  Ｍ２０１  （Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して測定した。
【００６０】
イオン液体の堆積
商用の原紙を、吸取紙の上部に配し、［ｂｍｉｍ］ＢＦ４を備えたＲＫ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏａｔｅｒ（ＵＫ）を使用してコーティングした。イオン液体の温度を、少なくとも２３℃で維持した。０．０８ｍｍの線径を有する巻き線型ロッドを使用し、イオン液体が紙により深く堆積するのを確実にした。コーティングした紙試料と吸取紙を、約１１０℃で５分間、ＳＴＦＩ  Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ（ＩＲ）ｄｒｙｅｒ（Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して乾燥した。乾燥した試料を、２３℃と５０％の相対湿度（ＲＨ）で保存した。
【００６１】
表面サイズ処理
２０ｗｔ％の陽イオンのデンプンと５ｗｔ％のｂａｓｏｐｌａｓｔの溶液を、表面サイズ処理剤として使用した。陽イオンのデンプンの６６．５ｇの量（−９０．２％  固形分含量）を、水の対応する量を含むフラスコに注いだ。溶液を、一定に攪拌することにより、熱水槽において１００℃で沸騰させた。３０分後、溶液を、４０℃にまで急速に冷却するため、氷槽に入れた。ｂａｓｏｐｌａｓｔの１５．０ｇの量をデンプン溶液に加え、結果として生じる混合物を１時間攪拌した。代替的に、ＮＦＣの分散剤又はＮＦＣ−ＰＶＡの混合物を、表面サイズ処理剤として使用できる。表面サイズ処理を、異なる直径のワイヤーで巻かれたロッドを備えるベンチコーター（ＲＫ  Ｃｏａｔｅｒ）を使用して行った。表面をサイズ処理したイオンペーパーを、１１０℃で９０秒間、ＳＴＦＩ−ＩＲ  ｄｒｙｅｒを使用して乾燥した。乾燥した表面をサイズ処理したイオンペーパーを、２３℃と５０％のＲＨで保存した。
【００６２】
電気的な特徴づけ
４つのプローブ技術を使用し、相対湿度と温度が制御される気象室（ＣＴＳ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｔｅｓｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＡＢ，  Ｓｗｅｄｅｎ）内のＡＳＴＭ  Ｄ４４９６−０４に従い、コーティングした紙試料の導電性を測定した。この標準測定を、適度に導電性のシートに使用した。イオンの紙試料を、１０ｘ１５ｃｍに切断し、測定チャンバに入れた。２つの外側の電流電極を１つのマルチメーター（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２０００，  ＵＳＡ）に接続し、２つの内部電位電極を別のマルチメーター（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２０００，ＵＳＡ）に接続した。少なくとも５つの試料を、同様の導電性による処理ごとに測定した。原紙及びイオンペーパーのインピーダンス挙動を、２１±１℃の温度で４５±５％の相対湿度である清潔な実験室の内部で、Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（Ｎｏｖｏｃｏｎｔｒｏｌ  Ｇｍｂｈ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して測定した。試料を直径２．５ｍｍの円に切断し、それを、測定セル内の２つの環状の金電極の間にサンドイッチした。組立を硬くし、電極と紙試料のより優れた接触を確実にした。１．０ＶＡＣのバイアス電圧を適用し、周波数を１００ｍＨｚ乃至１０ＭＨｚに及んだ（ｓｗｅｐｔ）。少なくとも５つの測定を試料ごとに行った。
【００６３】
光学測定
５．０ｇの無水の塩化カルシウムを含む色素、１．０ｇのＳｕｄａｎ  Ｒｅｄ  Ｇ、及び１００ｍｌのテレピン油の混合物を調製した。色素混合物を濾紙によって濾過した。紙試料を１０ｃｍｘ１０ｃｍに切断し、色素混合物を、ペイントブラシを使用して、紙の前面に適用した。塗布された紙試料を、少なくとも１５分間、換気フード内で乾燥させた。２０倍率で、Ｃｅｌｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｏｆｔｗａｒｅを備えたＯｌｙｍｐｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＧｍｂＨ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して、顕微鏡写真を撮った。Ｗｙｋｏ  ＮＴ３３００  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｖｅｅｃｏ，  ＵＳＡ）を使用して、表面トポグラフィー画像を撮った。光学式粗さ計を次の通りに設定した：スキャンスピード：ＩＸ；解像度：最大，ＦＯＶ：０．５，対象：５Ｘ，バックスキャン：３０μｍ，スキャン長さ：１００μｍ，変調閾値（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）：１％，オートスキャン：可能，調節したパーセント：５０％，ポストスキャンの長さ：３０μｍ，モード：ＶＳＩ。電圧が適用された時の色の変化を監視するため、デジタルポケット顕微鏡（ＢＹＫ  ＤＰＭ  １００，  Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用した。
【００６４】
導電性ポリマーのスクリーン印刷
イオンペーパー／表面をサイズ処理したイオンペーパーのスクリーン印刷を、Ａ４  ６０−メッシュスクリーン印刷（Ｓｃｒｅｅｎｔｅｃ  ＡＢ，  Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して行った。Ｏｒｇａｃｏｎ  ＥＬ−３０４０スクリーン印刷インクを印刷し、印刷した紙を周囲条件で乾燥した。
【００６５】
電気化学特性の立証
ペーパーエレクトロクロミックデバイスを、実験室の電極組立に配した。電極を、印刷したポリマー上に位置付け、約２ｋｇの重量を、電極の上部に配して、印刷した構造とのより優れた接触を確実にする。電気化学ポリマーの色の変化を直ぐに観察し、ＨＰ  Ｅ  ３６３１  Ａ  電源（ＨＰ，  ＵＳＡ）から約５ＶＤＣの電圧を適用した。数分後、システムカメラ（Ｎｉｋｏｎ  Ｄ３０００，  Ｊａｐａｎ）を使用して、画像を撮影した。
【００６６】
このイオンペーパーは、掲示板、壁紙、モービルディスプレイにおいてはモバイルリーダなどの、柔軟なエレクトロクロミックディスプレイの材料のためのプラットフォームとして使用され得る。また、化学物質、光、及び他の刺激を検知する際のセンサーとしても使用され得る。別の使用範囲は、光起電力、燃料電池、バッテリー、固体電解質又はイオン導電性の膜としてのコンデンサーにおけるものである。
【００６７】
イオン堆積は主に、柔軟なウェブ又はシート状材料の保全性及び本来の特性（強度及び導電性パフォーマンスなど）がひどく損なわれないような方法で、室温イオン液体を含む前記液体（１０００）の堆積又は適用によって、適用される。前記発明はまた、化学物質の使用を最小化する資源の持続可能な取り扱い、及び材料の回収の際の下流効果を確実にする。
【００６８】
典型的な適用
本発明は、多くの適用に適しており、多くの異なる技術分野の中で使用され得る。特に対象となる２つの領域は、物品又は物質の物理的特性を検出するためのセンサー及び検出機器、並びに、包装用の物品又はシールの認証を保証するためのセキュリティ及び認証機器である。これら領域を、以下においてもより詳しく説明する。
【００６９】
センサー機器
上述のようなイオンペーパー上の電気化学トランジスタを作る可能性により、センサーとして機能する、前記電気化学トランジスタを備えるセンサーアセンブリを、製造することができる。センサー又はトランジスタの数は、特定の適用に依存して異なることがあり、適切な方法、例えば印刷により、与えられた１枚のイオンペーパーに都合良く適用され得るほど多いということもある。
【００７０】
電力供給用のパワーサプライが、前記トランジスタの各々に接続され、読み出し又は出力用の装置も、前記トランジスタからのデータを受け取るように接続される。適切な場合、前記パワーサプライ及び読み出し装置は、携帯電話又はポータブルコンピュータなどの、統合されたユニットであり得、また、前記トランジスタ又は複数のトランジスタから受け取ったデータを処理及び／又は保存するための、データ処理ユニット及びメモリユニット、同様に、グラフィックインターフェース及び電子制御容量（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃａｐａｃｉｔｙ）も含む。９Ｖまでのパワーサプライが、この種のほとんどの適用に適している。
【００７１】
故に、センサーユニットとして少なくとも１つのトランジスタを備えるイオンペーパーを使用することにより、物品又は物質の物理的特性又は電気的特性を、特定の物質の存在と同様に、検出することができる。トランジスタの電気化学的反応を、部位、好ましくは、電源又は排液管に試薬を付着させることにより、変更することができ、その結果、重宝される薬剤に対する特異反応がもたらされ、それにより、この薬剤の存在を検出する。前記試薬は、酵素及び／又は他の適切な化学物質であり得る。試薬として適切な酵素と共役した抗体の使用も、可能であり得る。特定のイオンは、センサーシグナルのための指標、例えば、金属イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、及び硫酸イオンとして使用され得る。これらイオンは、トランジスタ用のドープ剤として機能し得、それにより、反応を検出可能にする等のように、反応に影響を及ぼす／それを増強し得る。医学分野内では、例えば、センサーアセンブリは、体液にある糖及びタンパク質を検出するために使用され得、園芸又は農業の分野においては、化学物質、化学的状態、特定のタンパク質、及び酵素が、土壌の中で検出され得る。食料品への適用において、センサーアセンブリは、食料品の中、食料品の表面上、又は食料品の周囲にある、化学物質、化学的状態、及び特定のタンパク質並びに酵素を検出するために使用され得る。
【００７２】
代替的に、試薬又は複数の試薬は、前記イオンペーパー上のトランジスタの部位よりもむしろ、イオンペーパー自体に適用され得る。
【００７３】
上述のような特性の検出後、データを前記トランジスタ又は複数のトランジスタから読み出し装置へと送信し、グラフィックインターフェースを介して又は別の適切な方法により、ユーザーに表示することができる。データを後の検索のために保存し、ユーザーが望むのであれば、異なる方法で処理して新たなデータを得ることができる。また、トランジスタ又は複数のトランジスタからの出力データを、時間又は測定場所に関する情報等の他のデータ、同様に、物質又は物品の感知又は検出に関する他のデータと組み合わせることもできる。
【００７４】
セキュリティ及び認証機器
イオンペーパー上に取り付けられるトランジスタ等の柔軟な電子デバイスは、例えば図５を参照すると、上記で詳しく説明される色の変化の能力により、認証デバイスを形成することができる。故に、第１の化学状態において、認証デバイスは第１の色を有することができ、電流が柔軟な電子デバイスを通り抜けると、前記第１の化学状態は第２の化学状態に変化することができ、ここで、デバイスは第２の色を表示する。柔軟な電子デバイスは、例えば、紙に印刷されたトランジスタであり得る。
【００７５】
認証デバイスを使用するために、その上に印刷される紙は、電源に接続され得、電流が回路を流れて柔軟な電気デバイスを通り、故に色を第１の色から第２の色へと変化させ、それに応じて第１の化学状態を第２の化学状態に変化させるような方法で、電気回路を形成する。柔軟な電子デバイスは、特定の適用に依存して、前記イオンペーパーの片面又は両面に取り付けられ得る。故に、予測した色の変化が生じると、１枚の紙の信頼性を試験する人は、それが実際に本物であることを確信できる。
【００７６】
この技術に関する１つの適用は、紙幣などの有価証券である。外部パワーサプライへの接続により、信頼性が複数回試験され得、試験の間、電気エネルギーは認証デバイスによって消費されず、維持費が非常に低くなる。
【００７７】
別の実施形態において、パワーサプライは、イオンペーパーと統合されて回路を形成し得、ここで、試験前の柔軟な電子デバイスは、第２の色を表示する第２の化学状態にある。回路を開くことにより、デバイスは、第１の色を表示する第１の化学状態に配され、電流は柔軟な電子デバイスを流れないことを明確に示す。回路が開かれた後、回路を再接続し、それにより第２の色を再び表示させるのはかなり難しくなり得る。この技術の適切な適用は、包装用に密封する物品、或いは福引券又は他の券などの、一回しか使用されない物品である。故に、物品の信頼性を確認するために、確認を行う人は、物品を壊す又は破る必要だけしかなく、その結果、回路は開かれ、不可逆な色の変化が実際に起こるということを観察する。木枠又は箱用のステッカー等の密封用の物品に置かれる場合、受取人は直ちに、単に認証デバイスの色を観察することによって、輸送中等にシールが干渉していなかったかを確認する。
【００７８】
本発明はまた、物品の認証を確認するための方法に関するものであり、該方法は、イオンペーパー及び該イオンペーパー上に取り付けられた柔軟な電子デバイスを含む認証デバイスを提供する工程を特徴とし、ここで、前記柔軟な電子デバイスは、第１の色に関連する第１の化学状態にあり、及び該方法は、パワーサプライを前記柔軟な電子デバイスに接続する工程を特徴とし、その結果、前記柔軟な電子デバイスは、第２の色に関連する第２の化学状態に変化する。
【００７９】
当業者によって理解されるように、莫大な変更と修正が、付随の特許請求の範囲内で定義されるその範囲から逸脱することなく、本発明の上記及び他の実施形態に対して行われ得る。例えば、トランジスタの異なるタイプ（例えば、バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタなど）は、上記の発明の方法によって作られ得る。
【００８０】
例えば、イオン液体の堆積は、サイズ処理していないセルロース系材料、例えば、紙及びボール紙の上に行われ得、同様に本発明の利益を達成できる。
【００８１】
イオン物質をセルロース系材料に位置付ける工程を含む、多孔質のイオン導電性材料を製造する方法は、三次元のイオン導電性セルロースベースの商品及び物品を形成するために行われ、多孔質のイオンセルロースベースの材料からなる連続したウェブ又は個別シートを形成するためだけには行われ得ないことが、更に理解される。
【００８２】
上記の態様は、個別の分割出願など、それ自体の保護のための対象でありうることを、留意すべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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