Ein Herstellungsverfahren für hochverstreckbare Leiter mit Silber Nanodrähte

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine einfache Methode zur Herstellung von hochdehnbaren Leitern für Anwendungen in der dehnbaren Elektronik bereitzustellen. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen bei der Entwicklung dehnbarer Elektronik zu beantworten, wie z. B. die Mechanik von Verbindungsleitern. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass es sich um eine einfache Herstellungsmethode handelt.

Und die Menge an Silber, die bei der Herstellung der Leiter steckte, kann stark reduziert werden. Bereiten Sie zunächst 10 Milliliter frische wässrige Silbernitratlösung mit DEA in einem Volumenverhältnis von eins zu eins vor. Stellen Sie als Nächstes die dehnbaren, leitfähigen dünnen Folien her.

Stellen Sie zunächst die Silber-Nanodraht-Tinte her, indem Sie zwei Milliliter 0,5 % Silber-Nanodraht in Isopropanol in 18 Milliliter Wasser verdünnen. Beschallen Sie diese Mischung 30 Sekunden lang. Als nächstes überträgst du mit einer Pipette 16 Milliliter dieser Mischung auf eine Airbrush.

Montieren Sie die geladene Airbrush an einem computergesteuerten Roboter. Anschließend ordnen Sie auf dem beheizten Airbrush-Tisch acht Glasrechtecke so an, dass eine Fläche von vier mal fünf Zentimetern bedeckt ist. Verwenden Sie hitzebeständiges Klebeband, um die Dias zu fixieren.

Stellen Sie dann die Stufe auf 100 Grad Celsius ein und stellen Sie die Airbrush auf drei Balken ein. Wählen Sie nun in der Softwaresteuerung des Roboters die Befehlssequenz für die Bürstenbewegung unter der Befehlsspalte aus. Geben Sie dann die erforderlichen Parameter ein, um das automatische Sprühprogramm abzuschließen, und führen Sie das Programm aus.

Weitere Informationen finden Sie im Textprotokoll. Nach dem Sprühen des Glases die Silber-Nanodraht-Dünnfilme auf einer heißen Platte bei 120 Grad Celsius 10 Minuten backen. Nach dem Einbrennen gießen Sie 400 Mikroliter der vorbereiteten Silbervorläuferfarbe über den dünnen Film.

Anschließend die Folien auf einer auf 100 Grad Celsius eingestellten heißen Platte 40 Minuten backen. Spülen Sie die Beschichtungen später vorsichtig unter entionisiertem Wasser ab, um die nicht umgesetzten chemischen Rückstände zu entfernen. Anschließend trocknen Sie die beschichteten Folien an der Luft.

Im nächsten Schritt werden 200 Mikroliter wasserbasierte PU-Emulsion über die Silber-Nanokomposit-Dünnschichten gegossen. Lassen Sie die Folien dann 10 Stunden lang an der Luft trocknen, damit sie vollständig verfestigt sind. Sobald sie vollständig erstarrt sind, schälen Sie die Proben mit einer Pinzette vom Glas und fahren Sie mit dem Testen fort.

Führen Sie zunächst einen Dehnungstest durch. Beginnen Sie mit dem Aufwärmen eines linearen motorisierten Tisches. Stellen Sie nun in der Softwaresteuerung des Tisches die Anzahl der Fahrschritte für den Motor auf 8000 ein.

Klicken Sie dann in der Bühnensteuerungssoftware auf X+, um die mobile Bühne zu bewegen, bis sie die feste Bühne berührt. Wenn der Kontakt hergestellt ist, klicken Sie in der Bühnensteuerungssoftware auf "0" setzen. Klicken Sie dann auf X, um die mobile Bühne nach hinten zu verschieben.

Verschieben Sie die Bühne, bis zwischen den beiden Stufen ein Abstand von einem Zentimeter entsteht. Befestigen Sie nun die Probe mit verdrahteten Haltern über den Spalt. Dadurch entsteht eine testbare Fläche von einem Zentimeter zu einem Zentimeter.

Schließen Sie als Nächstes die Krokodilklemmen an das Digitalmultimeter an und zeichnen Sie den Widerstand im gesamten Testbereich auf. Stellen Sie dann die Anzahl der Bewegungsschritte des Motors auf 800 ein und klicken Sie auf X-, um den beweglichen Tisch einen Millimeter weiter vom festen Tisch weg zu bewegen und eine Dehnung von 10 % auf die Probe zu erzeugen. Nachdem Sie eine Dehnung von 10 % erzeugt haben, notieren Sie den Widerstand.

Wiederholen Sie diesen Schritt, bis der Widerstand deutlich ansteigt, was eine Dehnung von 150 % erfordern kann. Fahren Sie dann mit der nächsten Probe oder dem nächsten Test fort. Führen Sie als Nächstes einen Stabilitätstest durch. Die Einrichtung ist wie beim Dehnungstest, aber schließen Sie für diesen Test das Multimeter an einen Computer an, damit der Computer die Daten aufzeichnen kann.

Geben Sie in der Stage-Control-Software die Anzahl der Zyklen ein und klicken Sie im Programmfenster auf Run 1 2 3", um den Stabilitätstest durchzuführen. Dadurch wird der bewegliche Tisch in einer reziproken Bewegung bewegt, um die Probe zu dehnen, mit Dehnungszyklen in Dreieckswellenform. Der letzte Test ist der LED-Beleuchtungstest.

Richten Sie das Prüfmaterial wie bisher ein und schalten Sie die verdrahteten Halterungen in Reihe mit einer LED und einem Netzteil ein. Erhöhen Sie nun die Stromversorgung von null auf neun Volt. Dadurch sollte die LED aufleuchten.

Erstellen Sie dann in der Software die Dehnung wie für den Dehnungstest durchgeführt, bis die LED dunkel wird. Sobald eine Probe alle diese Tests bestanden hat, kann sie als wirksamer Leiter bei der Anwendung dehnbarer Elektronik angesehen werden. Die Morphologie des Silber-Nanodraht-Dünnfilms nach dem chemischen Lötprozess zeigt, dass die zurückgewonnenen Silbernanopartikel bevorzugt auf der Oberfläche des Silbernanodrahts wachsen und sich über die Draht-Draht-Übergänge wickeln.

Die Dehnungsdehnung wurde auf ungelötete und gelötete dünne Schichten aufgebracht, die unterschiedliche Mengen an Silbernanodraht enthielten. Beide zeigten einen Schichtwiderstand unter 100 Ohm, wenn Dehnungen unter 120% angelegt wurden. Die dehnbaren, leitfähigen Dünnschichten aus Verbundwerkstoff zeigten bei diesem dynamischen Verformungsprozess eine hohe mechanische Stabilität.

Wenn die dünne Schicht Dehnungszyklen in einer dreieckigen Wellenform mit einer schnellen Dehnungsrate ausgesetzt wurde, wurden bei Dehnungsamplituden von 50 % keine offensichtlichen Widerstandsänderungen beobachtet. Wenn die Dehnungsamplitude 100 % betrug, stieg der Spitzenwiderstand mit den Pulsationszyklen. Nachdem die Pulsation gestoppt war, kehrte der Widerstand der Folie auf den ursprünglichen Wert zurück. Mit dieser Methode können hochdehnbare Leiter hergestellt werden, die uns bei der effektiven Verbindung für dehnbare Elektronik der nächsten Generation dienen.