Controllo elaborato della stampante a getto d'inchiostro per la fabbricazione di supercondensatori basati su chip

Questo protocollo supera il supercondensatore a dimensioni fisse esistente e fornisce un metodo per produrre un supercondensatore a forma libera attraverso una stampa a getto d'inchiostro precisa. Attraverso questo protocollo, l'efficienza delle risorse umane e materiali può essere garantita. Inoltre, fornire agli utenti un metodo di controllo software per stampanti a getto d'inchiostro potrebbe aiutare a produrre supercondensatori più precisi.

Questa tecnologia fornisce un modo per gestire le stampanti a getto d'inchiostro, quindi, questo protocollo può essere utilizzato non solo per produrre supercondensatori, ma anche per produrre altri dispositivi. Prima di progettare il modello di condensatori elettrochimici a doppio strato, o EDLC, iniziare eseguendo il programma CAD. Vai al pulsante File in cima alla finestra del programma e fai clic sui pulsanti Nuovo e Progetto per formare un nuovo file di progetto.

Per generare il file della scheda, fare clic sui pulsanti File, Nuovo e Scheda in ordine. In alto a sinistra nella finestra del file della scheda creata, fare clic sul pulsante della griglia a forma di mesh per impostare i valori Size, Multiple e Alt della griglia. Modificare la dimensione della griglia e il valore Alt da millimetri a pollice in modo che la stampante a getto d'inchiostro possa leggere il modello CAD PCB Press Finest per effettuare regolazioni precise.

Una volta impostati i parametri, progettare il modello del collettore corrente e della linea EDLC in forma interdigita. Progettare l'elettrolita polimerico gel, o GPE, modello e correnti collettori in forma rettangolare. Per tre tipi di modelli finali, ad esempio linea conduttiva, EDLC e GPE, impostare i tre livelli facendo clic su Visualizza e Impostazioni livello in ordine.

Create nuovi livelli premendo il pulsante Nuovo livello nella parte inferiore sinistra della finestra dei livelli visibili. Nella nuova finestra di Nuovo livello, impostate il Nome e il Colore per il nuovo livello. Per distinguere visivamente i livelli, impostate i nomi dei tre livelli su collector corrente, EDLC e GPE e modificate i colori corrispondenti facendo clic sulla casella a destra di Colore.

Premi Linea in basso a sinistra dello schermo. Per modificare lo spessore della linea, immettere il valore della larghezza situato al centro superiore in scala di pollici. Quindi, fai clic sul campo principale e trascina per disegnare una linea.

Per modificare la lunghezza di una riga, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla riga e fare clic su proprietà in basso. Nei campi Da e A immettere i valori X e Y dei punti iniziale e finale. Per il punto di riferimento della serie, impostate l'angolo superiore sinistro su 0, 0.

Disegna il resto del modello in base alle informazioni condivise in precedenza. Per impostare il modello disegnato sul livello desiderato, fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello e fare clic su Proprietà. Quindi, fai clic su Livello e scegli il livello desiderato.

Disegna i motivi rettangolari del collettore corrente in GPE premendo RECT in basso a sinistra della finestra principale. Fate clic e trascinate sullo schermo in cui si trova il motivo disegnato in precedenza. Quindi, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie rettangolare e fare clic su Proprietà in basso.

Immettere i valori X, Y in alto a sinistra e in basso a destra del rettangolo nei campi Da e A, rispettivamente. Impostate il rettangolo sul livello desiderato come indicato in precedenza. Prima di convertire il file CAD del modello progettato nel formato di file Gerber, salvare il file della scheda in formato brd facendo clic sul file e su Salva.

Dopo aver salvato il file, fare clic sulla scheda File nella parte superiore della finestra e fare clic su Processore CAM. Per creare un file Gerber del livello desiderato, modificare gli elementi nella scheda Gerber dei file di output eliminando gli elenchi secondari, ad esempio rame superiore e rame inferiore premendo il segno meno. Premere più e fare clic su Nuovo output Gerber per creare l'output Gerber.

Sul lato destro dello schermo, imposta il nome del livello in Nome e funzione su Rame premendo l'ingranaggio a destra. Quindi, impostate il tipo di livello su Superiore e impostate il numero di livello Gerber del raccoglitore corrente, EDLC e GPE su L1, L2 e L3 in ordine. Nella finestra Livelli nella parte inferiore del file Gerber, fare clic su Modifica livelli in basso a sinistra per selezionare ciascun livello desiderato.

Per impostare il nome del file di output da creare, impostare il nome del file Gerber di Output nella parte inferiore della finestra su prefix/name.gbr. Infine, fai clic su Salva processo in alto a sinistra della finestra per salvare le impostazioni. Fare clic sul processo di processo in basso a destra per creare un file Gerber.

Per impostare i parametri del software della stampante a getto d'inchiostro, eseguire il programma della stampante, quindi fare clic sul pulsante Stampa, selezionare Semplice e scegliere Inchiostro conduttivo flessibile. Caricare il file Gerber del modello progettato facendo clic sul pulsante Scegli file. Scegli e apri il file Gerber della linea conduttiva.

Fare clic sul pulsante Avanti come indicato dalla casella gialla. Quindi fissare la scheda PCB e montare la sonda. Una volta fatto, regolare il punto zero della stampante PCB attraverso la sonda facendo clic sul pulsante Outline.

Sposta l'immagine del modello sullo schermo trascinando e facendo clic sul pulsante Struttura. Verificare se la sonda si muove attraverso il percorso desiderato. Quindi, premi la scheda Avanti.

Fare clic sulla sonda per misurare l'altezza del substrato e verificare se il substrato è piatto. Al termine della misurazione dell'altezza, rimuovere la sonda e inserire la cartuccia d'inchiostro nel distributore d'inchiostro e collegare l'ugello di un diametro interno di 230 micrometri per preparare il dispenser. Dopo aver montato i distributori di inchiostro per linea conduttiva, EDLC e GPE, stampare un modello di campione premendo il pulsante Calibra mentre si regolano i parametri di ciascun inchiostro.

Controllare visivamente il risultato della stampa e registrare i valori dei parametri per ogni inchiostro. Cancellare il modello di stampa del campione con una salvietta detergente inumidita con etanolo prima di premere il pulsante Start per stampare il modello progettato della linea conduttiva. Dopo la stampa, capovolgere la tavola e polimerizzare la linea conduttiva a 180 gradi Celsius per 30 minuti, quindi misurare il peso combinato del substrato e della linea conduttiva.

Nella schermata Start del programma della stampante, selezionare l'opzione Allineato, caricare il file del modello di linea EDLC e fare clic su Avanti. Assicurarsi che la posizione della linea conduttiva venga rilevata attraverso due punti di allineamento per allineare le posizioni del modello della linea EDLC e della linea conduttiva. Quindi, spostati in un punto casuale e controlla se la posizione è corretta.

Misurare l'altezza complessiva della linea conduttiva per controllare l'altezza dell'ugello erogatore sopra la linea conduttiva facendo clic sul pulsante Sonda. Modificare i valori dei parametri software degli inchiostri EDLC. Una volta fatto, stampare un modello di esempio per verificare se i valori dei parametri software sono appropriati.

Successivamente, cancellare il modello di stampa del campione con una salvietta detergente inumidita con etanolo per stampare la linea EDLC premendo il pulsante Start. Eseguire le misurazioni elettrochimiche per il dispositivo supercondensatore stampato a getto d'inchiostro. Fare clic su Applica a Ch ed eseguire il file di sequenza del test di voltammetria ciclica per ottenere il risultato.

Fare clic su Applica a Ch ed eseguire il file di sequenza del test di carica/scarica galvanostatica per ottenere il risultato. Fare clic su Applica a Ch ed eseguire il file di sequenza del test di spettroscopia di impedenza elettrochimica per ottenere il risultato. Le proprietà strutturali dell'inchiostro conduttivo e dell'inchiostro EDLC sono state analizzate con microscopia elettronica a scansione.

L'inchiostro conduttivo era ben centrato per formare percorsi di conduzione continui. Tutti i componenti dell'inchiostro erano ben dispersi, senza elementi visibili che potessero causare intasamenti durante la stampa. Sono state riportate le proprietà reologiche dell'inchiostro EDLC ed è stato osservato che la viscosità dell'inchiostro aumentava con il tempo di taglio, indicando un comportamento di ispessimento del taglio senza alcuna estensione strutturale indotta da stress, allungamento o riarrangiamento.

Nello studio, è stato ottenuto con successo un supercondensatore stampato. La qualità di stampa è considerata buona. se il modello stampato presenta meno o nessun difetto, con rugosità superficiale minima e spessore uniforme.

I risultati di stampa con una velocità di avanzamento minima di 100 millimetri al minuto hanno mostrato linee uniformi senza disconnessione visibile. Il tempo di stampa complessivo è stato ridotto quando la velocità di avanzamento era massima a 600 millimetri al minuto. Rispetto ai risultati stampati con una velocità di avanzamento di 500 millimetri al minuto, le linee formate a 600 millimetri al minuto sono state tagliate o incrinate perché il distributore si muoveva rapidamente.

Una velocità di avanzamento di 300 millilitri al minuto era ottimale per un tempo di stampa adeguato e per prevenire la formazione di crepe. I risultati della stampa sono stati controllati per i corrispondenti cambiamenti nel calcio. Tutte le linee sono state disconnesse quando il calcio era troppo basso.

Tuttavia, l'alta pressione a un calcio alto ha creato un collo di bottiglia, con conseguente intasamento dell'ugello. Al valore del calcio appropriato, la linea non si è rotta e l'ugello non si è intasato. Una stampa più precisa è possibile attraverso il controllo dei parametri del software, consentendo a molti ricercatori di utilizzare la stampa a getto d'inchiostro in condizioni ottimali in vari campi.