نقدم هنا، على بروتوكول لتصميم وتصنيع واستخدام بسيطة، تنوعاً دائرة الغلاف الجوي طباعة 3D والخاضعة للرقابة لتوصيف الأجهزة البصرية والكهربائية للأجهزة الإلكترونية البصرية العضوية حساسة للهواء.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نقدم هنا، على بروتوكول لتصميم وتصنيع واستخدام بسيطة، تنوعاً دائرة الغلاف الجوي طباعة 3D والخاضعة للرقابة لتوصيف الأجهزة البصرية والكهربائية للأجهزة الإلكترونية البصرية العضوية حساسة للهواء.
في هذه المخطوطة، فإننا مخطط تصنيع دائرة الغلاف الجوي صغيرة، المحمولة، وسهلة الاستخدام للعضوية والأجهزة الإلكترونية البصرية بيروفسكيتي، باستخدام الطباعة 3D. هذه دائرة بهذه الأنواع من أجهزة حساسة للرطوبة والأكسجين، يمكن أن تساعد الباحثين في وصف الخصائص الإلكترونية والاستقرار. قاعة المقصود ليتم استخدامها كبيئة مؤقتة وقابلة لإعادة الاستخدام، ومستقرة مع خصائص الخاضعة للرقابة (بما في ذلك إدخال الغاز، الرطوبة ودرجة الحرارة). يمكن استخدامه لحماية مواد حساسة للهواء أو لتعرضها للملوثات بطريقة الخاضعة للرقابة لدراسات التحلل. لتوصيف خصائص الغرفة، فإننا مخطط إجراء بسيط لتحديد معدل انتقال بخار الماء (وفتر) باستخدام الرطوبة النسبية التي تقاس بجهاز استشعار رطوبة قياسية. هذا إجراءات التشغيل الموحدة، بكثافة بدأت أعمال الحفر 50% من حامض اللبنيك (جيش التحرير الشعبي)، باستخدام النتائج في دائرة التي يمكن استخدامها لمدة أسابيع دون أي خسارة كبيرة لخصائص الجهاز. ببراعة وسهولة استخدام قاعة يسمح لها بأن تتكيف مع أي شرط التوصيف التي تتطلب أجواء تسيطر عليها الاتفاق.
الأجهزة الإلكترونية البصرية العضوية وبيروفسكيتي، والخلايا الشمسية، والضوء – الثنائيات الباعثة على أساس الجزيئات العضوية انتشارية مترافق π وهاليدات أورجانوميتال حقل متنامية بسرعة للبحوث. العضوية الخفيفة – ينبعث الثنائيات (OLEDs) هي بالفعل تكنولوجية عنصرا رئيسيا في الإضاءة ويعرض1، وقد بدأت الضوئية العضوية لتحقيق الكفاءة التي تجعلها قادرة على المنافسة مع غير متبلور السليكون2. الأخيرة التقدم السريع للأجهزة المستندة إلى بيروفسكيتي لامتصاص الضوء وإشارات التطبيقات3،،من45 يوحي بأن أجهزة منخفضة التكلفة، والمجهزة بسهولة من المحتمل أن تجد قريبا على نطاق واسع النشر. ومع ذلك، كل من هذه التكنولوجيات يعانون من حساسية لملوثات الغلاف الجوي، لا سيما الرطوبة والأكسجين، مما يحد إعمار الفعال6،7،،من89.
للباحثين الذين يدرسون هذه النظم، يمكن أن يكون من المفيد أن دائرة قابلة للتكيف، وسهلة الاستخدام، والمحمولة، والقابل لإعادة الاستخدام لحماية هذه المواد الحساسة أو لتعرضها للملوثات في طريقة التي تسيطر عليها10،11. على الرغم من أنه من الممكن استخدام الدرج الأمامي لتوصيف أجهزة حساسة للهواء، قد تكون هذه البيئات الكبيرة، باهظة الثمن، وموقع ثابت، خامل غير متوافقة مع مجموعة واسعة من توصيف التي قد تكون مطلوبة. توفير بديلة، محمولة ريس et al. واقترح 10 دائرة معدنية صغيرة استناداً شفة فراغ قياسية مناسبة لتوصيف العضوية من الأجهزة الكهربائية والبصرية. أننا قد تكيف مع هذا التصميم، يجعلها أرخص وأكثر تنوعاً باستخدام الطباعة 3D لإنتاج مكونات الدائرة. يسمح استخدام 3D للطباعة، بدلاً من القطع، إجراء تعديلات سريعة وفعالة من حيث التكلفة لتغيير نموذج أو المتطلبات البيئية مع المحافظة على الأداة المساعدة للتصميم الأساسي. في هذه المساهمة، المخطط التفصيلي الإجراء لجعل هذه دائرة، واستخدامها لاستخراج خصائص الجهد الحالي لجهاز صمام ثنائي العضوية.
تغليف جيد للعضوية، وينبغي أن يكون لدى الأجهزة بيروفسكيتي وفترس من 10-3 -10-6 غم/م2/يوم للمدى الطويل الجهاز الاستقرار12،13، لضمان دخول الماء القليل في الجهاز العضوي حتى في جداً ظروف قاسية. كما تم تصميم هذه الدائرة أن تكون بيئة تسيطر عليها لاختبار الأغراض بدلاً من أسلوب تخزين أو تغليف طويلة الأجل، الاحتياجات اللازمة لتشكيل دائرة فعالة ليست صارمة. ينبغي أن تكون الدائرة قادرة على الحفاظ على خصائص الجهاز في إطار زمني معقول القيام بتجارب توصيف. الإجراءات التشغيلية الموحدة لجيش التحرير الشعبي الصيني باستخدام النتائج في دائرة التي يمكن استخدامها لعدة أيام أو حتى أسابيع مع تدفق غاز مدمجة، دون خسارة كبيرة من خصائص الجهاز.
تغيير المواد، أو حتى بالشكل والحجم من هيئة الدائرة يمكن أن يؤثر بشدة على تغلغل الملوثات من الجو إلى الدائرة. ولذلك، يحتاج دخول الرطوبة والأكسجين التي سترصد بعناية لكل تصميم تحديد كفاءة الدائرة. أننا، بالإضافة إلى ذلك تصنيع الدائرة، مخطط إجراء بسيط لتحديد وفتر الدائرة باستخدام جهاز استشعار رطوبة متاحة تجارياً، وأن تضع جدولاً زمنياً لاستخدام قاعة للتجريب.
تسمح هذه دائرة بسيطة، ولكن تنوعاً لأنواع متعددة من التجارب التي يتعين القيام بها. أنها يمكن أن تعمل كجو خامل في بيئات خارج الدرج الأمامي، مناسبة للأوصاف الكهربائية والبصرية من خلال منافذ فيدثرو الكهربائية ونافذة. قابليتها يسمح لهم ليتم استخدامها مع المعدات القياسية توصيف الكهربائية خارج المختبر حيث أنها صنعت، ومفيدة في جولة روبن اختبار للموثوقية14 أو للحصول على قياسات معتمدة من الجهاز 15من الأداء. هذه الدوائر أيضا مفيدة بشكل خاص لدراسة آثار إدخال ملوثات لاختبارات التدهور التي تسيطر عليها، مع تعديلات بسيطة. استخدام الطباعة 3D يسمح تكيف هامة وسريعة لتغيير تخطيطات الجهاز، الأحجام، أو متطلبات الاختبار.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1-أجزاء الدائرة الطباعة ثلاثية الأبعاد
ملاحظة: جميع إعداد الطابعة وإعدادات البرامج "القطاعة" ومعلمات الطباعة كانت محددة للطابعة المشار إليها في الجدول للمواد. وهناك مجموعة واسعة من الطابعات ثلاثية الأبعاد، كل مع مجموعتها الخاصة من خطوات التحضير ومعلمات الأمثل. هناك أيضا مجموعة واسعة من الألوان الممكنة للشعيرة البوليمر المستخدمة بالنسبة للأجزاء المطبوعة. لا يلزم استخدام البلاستيك نفسه لكل جزء.

رقم 1: جدول تكوين مع نظرة انفجرت لغرفة الاختبار. () يبين هذا الجدول الملفات.stl لتشكيلات مختلفة من الدائرة. إظهار الصفوف تخطيطات 3D-المقدمة من الاختلافات في كل جزء من أجزاء الدائرة المراد طباعتها. إظهار الأعمدة الأجزاء اللازمة لإكمال دائرة واحدة. علما أن دائرة دائرة السفلي أو دائرة السفلي مع منافذ الغاز، ليس على حد سواء. (ب) يظهر هذا الفريق وجهة كاد انفجار دائرة مطبوعة لتكوين اختبار الرابع 4 بكسل. علما بأن لا يا الدائري والجهاز العضوي، وطوقا توسيط KF50 طباعة 3D. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: إعدادات الطابعة ثلاثية الأبعاد. هذا لقطة من إعدادات الجهاز المطلوبة في برنامج تشريح لإنتاج أجزاء طباعة 3D للدوائر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
2-الجمعية الدائرة العليا

الشكل 3: تجميع الدائرة العليا. () هذا تظهر اللوحة دائرة أعلى 4 بكسل تفكيكها. (ب) يظهر هذا الفريق تطبيق إدراج الخيوط في الدائرة العليا باستخدام لحام حديد. (ج) يظهر هذا الفريق الدائرة العليا جزئيا تجميع مكونات عرض محاذاة الحلقة من الاحتفاظ إلى الدائرة الأعلى (لاحظ أنه لا تظهر يا الدائري والمسامير للوضوح). واستخدمت ألوان مختلفة من البلاستيك جيش التحرير الشعبي الصيني لطباعة الأجزاء المختلفة؛ وهذه ليس لها تأثير على أداء الدائرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: أنماط بكسل جهاز ممكن لتخطيط دبوس. وتظهر هذه اللوحات تخطيط الجهاز الخلايا الشمسية أو باعث للضوء – العضوية المستخدمة لتعيين مواقع دبوس الاتصال على () 4-بكسل وتكوين غرفة الاختبار (ب) على الرابع 6-بكسل. يتم ترقيم كل بكسل مع إشارة إلى علامات التوجه (النجوم الخضراء) لوضعهم الصحيح في الدائرة. تمثل الدوائر السوداء والحمراء الكاثود والانود جهات الاتصال (أي، مواقف دبوس)، على التوالي. ملاحظة أن للتكوين 6-بكسل، بكسل أعلى اثنين ملثمين بالافتتاح في قاعة كبار ولا مرقمة كما يمكن اختبار كسل أربعة فقط تحت ظروف الإضاءة أو الانبعاثات. (ج) يظهر هذا الفريق التوجه لجهاز 6-بكسل بالنسبة للدائرة السفلي 6-بكسل مع مواقفه دبوس وأشار إلى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
3-أسفل قاعة الجمعية
ملاحظة: فقط اتبع الخطوة 3.1 إذا كانت هناك حاجة لتكوين دائرة أسفل مع منافذ تدفق الغاز.

الرقم 5: دائرة لتجميعها مع منافذ الغاز. ويبين هذا الفريق دائرة مجمع بشكل كامل بما في ذلك دائرة السفلي مع منافذ الغاز. منافذ الدفع لتوصيل الغاز جزءا لا يتجزأ من الثقوب المتاحة في الدائرة موصولة بأنابيب مع صمامات التحكم في تدفق الغاز للتحكم في إدخال الغاز. لاحظ أنه يتم حذف دبابيس الاتصال للوضوح. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 6: دائرة السفلي كاملة، تجميعها. () يبين هذا الفريق دائرة السفلي تجميعها لتكوين اختبار الرابع 4 بكسل مع دبابيس الاتصال يجلس استخدام الإيبوكسي الضغط المنخفض مناسب للتطبيقات فراغ. يا الدائري براون (KF50)-توسيط حزام طوقا يستخدم لضمان مناسب ضيق مع الدائرة العليا. (ب) يظهر هذا الفريق pin كأس وبوجو لحام بعد لحام. (ج) يظهر هذا الفريق عن قرب تعيين الإيبوكسي، عرض الجلوس الصحيح للاتصال رقم pin في ثقوب الدائرة السفلي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
4-التجميع النهائي
ملاحظة: هذه الجمعية للقيام بذلك في بيئة الدرج الأمامي بعد المجمعة أعلى وأسفل الدائرة داخل الدرج الأمامي ل ≥ ح 24.

رقم 7: تشكيل غرفة اختبار مجمعة وكاملة- () هذا الفريق يظهر غرفة اختبار الرابع 4 بكسل-مجمع بشكل كامل مع المشبك KF50 يلقي ضمان تناسب ضيق بين الدائرة العلوي والسفلي. ويبين اقحم زاوية أخرى من المشبك KF50 مغلقة في موقف ضيق كحد أقصى. (ب) يظهر هذا الفريق تجميع الدائرة الأعلى 4 بكسل بالحلقة من الاحتفاظ (علما أن الدائري الفعل محمل في الدائرة العليا). يتم تجميع تكوينات غرفة أخرى بنفس الطريقة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
5-إجراء قياسات الرابع من وحدات البكسل الفردية على الجهاز
ملاحظة: هذا المقطع تفاصيل الإجراء المستخدم لتوليد البيانات المعروضة في نتائج الممثل. يتم سرد وحدة قياس المصدر (SMU) ومجلس اختبار قوة الإدراج صفر (زيف) المستخدمة في الجدول للمواد. ومع ذلك، يمكن استخدام أي أسلوب اتصال الدائرة إلى SMU جمع بيانات الجهد الحالي. وقد أجريت جميع خطوات القياس الرابع على آلة ويندوز. "بكسل" يشير إلى صمام ثنائي واحد في الجهاز العضوي.

الشكل 8: التدبير "الرابع" في بيثون. هذه لقطة شاشة من البرنامج النصي BasicIV.py بايثون مع الموقع منفذ COM المشار إليه. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 9: "رابعا" قياس الهيكل. () هذا تظهر اللوحة دائرة مجمع بشكل كامل متصل بقوة صفر-الإدراج (زيف) اختبار المجلس ومصدر وحدة القياس (SMU) لاختبار القياس الرابع. (ب) يظهر هذا الفريق تبديل مجموعة "2" تعيين القادرة على توصيل الجهاز بشكل صحيح إلى SMU للقياس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
6-تجميع الدائرة لاختبار وفتر

رقم 10: الرطوبة اختبار الإعداد. يظهر هذا الفريق () وفتر مجمعة تماما اختبار غرفة سلكية إلى مجسات الرطوبة الداخلية والخارجية DHT22 باستخدام التوصيل العبور إلى متحكم. (ب) يظهر هذا الفريق استشعار الرطوبة DHT22 داخل الدائرة أسفل الاختبار وفتر. علما بأن الأسلاك يتم تغذيتها من خلال الدائرة السفلي وتعقد في مكان مع الإيبوكسي الضغط المنخفض. (ج) يظهر هذا الفريق تخطيطي لاستشعار الرطوبة الداخلية والخارجية DHT22 ورسم تخطيطي أسلاك مجلس متحكم باستخدام التوصيل مفردة (للراحة). جهاز استشعار متصلاً بدبابيس متحكم "5 الخامس" (أحمر) و "GND" (الأخضر) لتوفير الطاقة لأجهزة الاستشعار. بيانات الإخراج من أجهزة الاستشعار (أصفر) يتصل دبابيس "الرقمية" [2 لأجهزة الاستشعار (INT) الداخلية] و 4 لأجهزة الاستشعار (تحويله) الخارجية مع مقاوم 10 kΩ. اقحم يظهر جهاز استشعار DTH22 مع أسلاك pin الصحيح: 5V (أحمر)، الأرض (الأخضر)، والبيانات (أصفر). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
7-إجراء قياس رطوبة لتحديد في وفتر

رقم 11: لقطة معدل انتقال بخار الماء- هذه اللوحات إظهار () لقطة شاشة من البرنامج النصي بيثون Run_WVTR_Test.py (بب) موقع منفذ COM المبين. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
قياسات الجهد الحالي:
تم تصميم هذه الدائرة للسماح لاختبار جهاز صمام الهواء الحساسة، مثل خلايا شمسية العضوية أو بيروفسكيتي أو أدى. قانون تغليف قابلة لإعادة الاستخدام، والمؤقتة أو كوسيلة لإدخال الملوثات إجراء اختبار التدهور التي تسيطر عليها. وقيست منحنيات كثافة التيار-الجهد (جاي) يظهر هنا استخدام لوحة اختبار زيف يعلق على SMU تحت ظروف مضيئة والظلام (أي، لا توجد إنارة) لاستخراج الخصائص الأساسية صمام ثنائي. ب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وتشمل الخطوات الحاسمة في إعادة هذه التجربة طباعة الدوائر لتجنب الشقوق أو الفجوات أو الفقيرة في تعبئة الخصائص التي يمكن إنقاص وفتر، ختم الدائرة لمنع دخول أي من الرطوبة والأكسجين بتشديد المشبك KF50 إلى تحقيق ختم كامل بين الدوائر العليا والسفلي، واستخدام الإيبوكسي الضغط المنخفض تصنيفها من فراغ حول دبابيس الاتصال أو أي فيدثروغس لمنع أي تسرب، وخلق ختم بين العينة والدائرة الأعلى باستخدام موضع الدائري الصحيح و ضغطاً كافياً مع تشديد الخناق على الحلقة من الاحتفاظ بمنع أي تسرب دون تكسير العينة. يا الدائري ينبغي أن تنسجم تماما مع ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
الكتاب يعترف بيتر جونسون ومركز وسائط الإعلام الجديدة ليون لطباعة 3D للدوائر. هذا البحث أيده 436100-2013 رجبين، ER15-11-123، ماكماستر عميد الهندسة الجامعية الصيفية البحوث جائزة التميز، وبرنامج فرص البحوث الجامعية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| طابعة ORION DELTA DESKTOP ثلاثية الأبعاد RTP | SeeMeCNC | 87999 | المعروفة في التقرير باسم: < / قوي> طابعة ثلاثية الأبعاد |
| 1.75 مم خيوط جيش التحرير الشعبى | الصينى SeeMeCNC | 50241 | <قوي> المعروف في التقرير باسم: < / قوي> جيش التحرير الشعبى |
| الصينى Somos & reg; WaterShed XC 11122 غرفة | Somos | مطبوعة في نماذج أولية مخصصة ، تورنتو. | https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html المعروف في التقرير باسم: < / قوي> بوليمر مقاوم للماء |
| CURA CURA | https://ultimaker.com/en/products/cura-software المعروف في التقرير باسم: < / قوي> برنامج التقطيع | ||
| لحام الحديد مع 600 درجة ؛ F نصيحة | Weller | WTCPT | |
| Xtralien X100 وحدة قياس المصدر | Ossila | E561 | المعروفة في التقرير باسم: < / قوي> |
| SMU ZIF لوحة اختبار لركائز الأنود المنقطة | Ossila | E221 | المعروف في التقرير باسم: < / قوي> صفر قوة إدخال / لوحة اختبار ZIF ؛ |
| كابل | |||
| عام USB A - B | |||
| Generic USB A - Micro | |||
| # 12 O-Ring | Source unkown المعروف في التقرير باسم: < / قوي> O-ring | ||
| 116 Butyl O-Ring | Global Rubber Products | 116 VI70 | تم شراؤها في المتجر المعروف في التقرير باسم: < / قوي> |
| o حلقة الاحتفاظ | ماكماستر | NA | 3D المطبوعة في المنزل |
| الغرفة | السفلية ماكماستر | NA | 3D المطبوعة في المنزل |
| الغرفة العلوية | ماكماستر | NA | 3D المطبوعة في المنزل |
| KF50 المصبوب المشبك (الألومنيوم) | Kurt J. Lesker | QF50-200-C | |
| KF50 حلقة التوسيط (الألومنيوم) | Kurt J. Lesker | QF50-200-BRB | |
| Sn60 / Pb40 لحام | MG للكيماويات | 4895-2270 | |
| # 4-40 × 3/16 "برغي | متجر لاجهزة الكمبيوتر | ||
| # 4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert لبلاستيك حراري | 11125984 | يتطلب التثبيت أن يكون تابعا لشركة / جامعة <قوي> معروف في التقرير باسم: < / قوي> # 4-40 إدراج | |
| مترابطة مدببة نحاسيةفاريان تور ختم فراغ معدات عالية فراغ الايبوكسي | فراغ المنتجات كندا وشركة | <قوي> معروف في التقرير باسم: < / قوي> منخفض الضغط إيبوكسي | |
| سميثس ربط / IDI مجسات الاتصال برأس نصف قطر | الماوس الكهربائي | 818-S-100-D-3.5-G | <قوي> المعروف في التقرير باسم: < / قوي> دبوس بوجو |
| سميث Interconnects / IDI مجسات الاتصال وعاء كأس اللحام | الماوس الكهربائي | 818-R-100-SC | strong> المعروف في التقرير باسم: كوب لحام < / قوي> |
| 1/4 "تفلون أنابيب | متجر الأجهزة | ||
| تفلون الشريط | متجر | ||
| الأجهزة 1/4" أنبوب × 1/8 "ذكر NPT مطلي بالنيكل النحاس دفع للتوصيل موصل | التثبيت | 442064 | ليست هي نفسها المستخدمة في هذه الدراسة ، ولكنها مكافئة عمليا المعروفة في التقرير باسم: < / قوي> موصل هوائي بالدفع للتوصيل |
| 1/8 "NPT Tap و T-wrench | متجر لاجهزة الكمبيوتر | ||
| 1/4 "أنبوب الدفع للتوصيل صمامات تعمل يدويا | Fluidline | 7910-56-00 | المعروف في التقرير باسم: صمامات الدفع للتوصيل < / قوية> تعمل يدويا |
| مستشعر الرطوبة Adafruit DHT22 (صغير) | Digi-Key | 385 | المعروف في التقرير باسم: ><مستشعر الرطوبة الداخلي |
| Adafruit DHT22 مستشعر الرطوبة (كبير) | Digi-Key | < قوي> معروف في التقرير باسم: < / قوي> مستشعر الرطوبة الخارجي | |
| Arduino Uno | Arduino | ||
| Glovebox البيئة | |||
| 10 كيلو أوم المقاوم | |||
| Oscilla Xtralien Scientific Python IDE | Oscilla | https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python المعروف في التقرير باسم: < / strong> Python IDE |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.