10 באפריל 2017
מוצג פרוטוקול לאפיון ריאולוגי חזק ורלוונטי ליישום של תרחיפים מרוכזים מאוד. משחות כסף המשמשות ליישום הדפסת מסך בייצור תאים סולאריים משמשות כמערכות מודל.
המטרה הכוללת של הליך זה היא אפיון ריאולוגי אמין של מתלים מרוכזים מאוד, המציגים התנהגות דפורמציה וזרימה מורכבת בריאומטריה סיבובית קלאסית של צלחת לצלחת. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח עבור משחות הדפסת זרם. אפיון מקיף של פרמטרים ריאולוגיים שונים הרלוונטיים לתהליך חיוני להנדסה מותאמת אישית של משחות כאלה עם תכונות עיבוד ויישום משופרות.
היתרון העיקרי של גישה זו הוא התבוננות בו זמנית בעיוות הדגימה ורישום נתונים ריאולוגיים. תדגים את ההליך סרן יוס, דוקטורנטית מ-KIT, המכון להנדסת תהליכים מכניים ומכניקה. כדי להתחיל במדידות מתח התשואה, הגדר ריאומטר צלחת מקביל עם לוחות בקוטר עשרים וחמישה מילימטרים וחספוס צלחת של שניים עד ארבעה מיקרומטרים.
הכן את המדידות שיילקחו במצב מתח מוחלט מבוקר בשלבים, כאשר הלחץ המוחלט ישתנה בין אלף לשלושת אלפים פסקל בשלושים וחמישה צעדים, עם זמן מדידה כולל של אלף חמישים שניות. הרכיב מצלמה אנדוסקופית על חצובה וצייד את המצלמה בזרקור LED. חבר את המצלמה למחשב והתאם את הניגודיות והבהירות לפי הצורך.
מערבבים דגימה של משחת כסף עם מערבל מהיר באלף סל"ד למשך שלושים שניות כדי להבטיח שהדגימה מעורבבת בצורה הומוגנית. מרחו כמות קטנה מהעיסה המעורבת על הצלחת התחתונה. הביאו את הצלחת העליונה ממש מעל מצב המדידה.
מוציאים עודפי משחת כסף מקצוות הצלחת בעזרת מרית. לאחר מכן, העבר את הצלחת העליונה למצב המדידה. סמן את הדבק בקו אנכי של חלקיקי ישיבה.
אפשר לדגימה לשבת במכשיר למשך חמש דקות כדי לאזן. לאחר שהכוחות הרגילים דעכו, התחל בו זמנית את המדידה ואת הקלטת הווידאו. כאשר הדבק נשפך מהרווח, הפסק את המדידה וההקלטה.
נקו את הצלחות עם אתינול והניחו לצלחות להתייבש באוויר. בצע מדידה זו שלוש פעמים בסך הכל, ערבב את הדבק לפני כל יישום, ונקה את הצלחות לאחר כל מדידה. לאחר מכן, רכשו סט מדידות והקלטות על ריאומטר צלחת מקביל נפרד באמצעות לוחות של עשרים מילימטר עם חספוס של נקודה אחת וחמישה מיקרומטרים.
לאחר מכן, השתמש בסרט דו צדדי כדי לחבר פיסות נייר חול ללוחות עשרים המילימטר כדי להשיג חספוס של תשעה מיקרומטרים. השג סט נוסף של מדידות והקלטות, והחלף את נייר החול לאחר כל מדידה. עבור כל סדרת מדידה, שרטט את העיוות באופן לוגריתמי כנגד מתח מוחלט.
קבע את מתח התפוקה של המדיום בשיטת נקודת החיתוך המשיקה. הכן שבשבת בריאומטר כדי לקבל מדידות במצב מתח מוחלט מבוקר בשלבים, עם אותם פרמטרים כמו מדידות הצלחת המקבילה. מערבבים היטב את דגימת משחת הכסף, וטוענים את הדבק לכוס הריאומטר.
הזיזו את השבשבת למצב המדידה, ואפשרו למכשיר להתאזן למשך חמש דקות. לאחר מכן, קבל לפחות שלוש מדידות. נקה את גיאומטריית השבשבת עם אתינול ואפשר למכשיר לאזן מחדש בין כל חזרה.
עלילה דפורמציה לעומת מתח מוחלט וקביעת מתח התפוקה של המדיום בשיטת נקודת החיתוך המשיקה. המחקר שלנו מדגים כי ניתן להשיג מתח תפוקה באמצעות גיאומטריה של שבשבת או לוחית. במארז עור, יש לבחור את חספוס הצלחת כראוי.
לשם כך יש לבדוק היטב את התנהגות הבסיס ואת ההקלטות. כדי להתחיל במדידות התנהגות המתיחה, הגדר ריאומטר מוארך לפירוק נימי עם שתי בוכנות גליליות בקוטר שישה מילימטרים. הגדר את מהירות המתיחה לשבע נקודות חמישה מילימטרים לשנייה.
הגדר את קצב הפריימים של מצלמה במהירות גבוהה למאתיים וחמישים פריימים לשנייה. הפעל את התאורה האחורית ומקם את המצלמה כדי ללכוד את מדידת המתיחה. התאם את חדות, הניגודיות והבהירות של התמונה לפי הצורך.
מערבבים היטב את משחת הכסף ולאחר מכן מורחים את העיסה על הבוכנה התחתונה. הורד את הבוכנה העליונה למצב המדידה והסר עודפי משחת כסף. הפעל בו זמנית את המצלמה ואת המדידה.
לאחר שהחוט נשבר, הפסק את ההקלטה והמדידה ונקה את הבוכנות עם אתינול. בצע את המדידה במהירות זו שלוש פעמים בסך הכל, ערבוב הדבק וניקוי הבוכנות בכל פעם. השג שתי קבוצות מדידות נוספות במהירויות מתיחה של אחת עשרה ומאה ועשרה מילימטרים לשנייה בדרך זו.
סקור את ההקלטות וזהה את המסגרת הראשונה המציגה שבירת נימה עבור כל חזרה. קבע את מיקום הבוכנה וחשב את יחס המתיחה הקריטי עבור כל מהירות שנבדקה. מהירות ההדפסה הגבוהה והדפסות המידה הצרות המשמשות בהדפסת מסך מגבילות את היכולת להטמיע הצמדה מנקודה למעבדת הצמדה.
עם זאת, השבירה המתארכת בניסויי מתיחת חוטים אלה עשויה להיות קשורה לתופעה זו. השפעת חספוס הצלחת על מדידות מתח התשואה הוערכה באמצעות שתי משחות כסף. כאשר משתמשים בצלחות עם חספוס של נקודה אחת וחמישה מיקרומטרים, הדבק המסומן בחלקיקי ישיבה נדבק לצלחת העליונה ומחליק על הצלחת התחתונה, מה שמעיד על כך שנוצרה זרימת תקע.
לפיכך, לא ניתן למדוד במדויק את מתח התשואה של משחות הכסף הללו במערכת זו. כאשר משתמשים בלוחות עם ערכי חספוס הנעים בין שניים לארבעה מיקרומטרים, נצפה פרופיל דפורמציה מוחלט מתנועת סימון הישיבה, הדרוש למדידה ריאולוגית אמינה ומוגדרת היטב. תוצאות אלה אומתו על ידי השוואה למדידות גיאומטריית שבשבת.
משחות הכסף מציגות התנהגות דומה לערכי חספוס צלחת של נקודה אחת חמש בשניים עד ארבעה מיקרומטרים. כאשר ערך החספוס הוגדל לתשעה מיקרומטרים, משחה B הראתה פרופיל דפורמציה מוחלט בלחצים נמוכים, שעברה לרצועות שקופות בלחצים גבוהים יותר. עם זאת, הדבקה A לא הראתה את הפרופיל הדרוש והלחץ ליצירת זרימת התקע הנצפית גבוה משמעותית ממתח התשואה.
התנהגות המתיחה של שתי המשחות הושוותה במהירויות מתיחה שונות באמצעות מצלמה במהירות גבוהה. יחס מתיחת הטקסטיל שבו נצפתה שבירת נימה היה ארוך יותר עבור משחה A בכל המהירויות. לאחר שליטה, ניתן להשתמש בגישה זו כדי לאפיין לא רק משחות כסף, אלא גם מתלים מלאים אחרים.
עם זאת, יש להתאים את הפרוטוקול האקספוננציאלי בהתאם לדרישות החומר המתאים. הגישה הניסויית שלנו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום האלקטרוניקה המודפסת לטעון את תכונות ההדפסה של המשחות שלהם על סמך ניסויי מעבדה. זה יעזור לפתח משחות בעלות תכונות הדפסה מעולות.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע אפיון ריאולוגי אמין של משחות מלאות מאוד, ומה עליך לקחת בחשבון, אם מתרחשת תופעה כמו החלקת קיר, זרימת פקק או שפיכת דגימה. כמו כן, תקבל מושג על נהלי הבדיקה הריאולוגית השונים הרלוונטיים לתהליך ההדפסה.
מאמר זה מציג פרוטוקול לאופיינון ראולוגי של תרחיפים מרוכזים מאוד, במיוחד באמצעות משחות כסף ליישומים של הדפסת מסך בייצור תאים סולאריים. השיטה מאפשרת תצפית בו זמנית של דפורמציה של הדגימה והקלטת נתונים ראולוגיים.
Rheological characterization of highly concentrated suspensions is critical for optimizing printable formulations in industrial applications such as screen-printing silver pastes for photovoltaics. Reliable measurement of yield stress, viscosity, and structural recovery enables predictive control over processing stability and application performance. This approach supports mechanistic de-risking in formulation development by linking rheological behavior to print fidelity and manufacturability.
The method integrates into early discovery workflows by providing quantitative rheological outputs that inform formulation selection prior to screening campaigns.