칩 기반 슈퍼 커패시터 제조를 위한 잉크젯 프린터의 정교한 제어

이 프로토콜은 기존의 고정 크기 슈퍼 커패시터를 극복하고 정밀한 잉크젯 인쇄를 통해 자유 형식 슈퍼 커패시터를 생산하는 방법을 제공합니다. 이 프로토콜을 통해 인적 자원과 물질적 자원의 효율성을 확보 할 수 있습니다. 또한 잉크젯 프린터에 대한 소프트웨어 제어 방법을 사용자에게 제공하면 더 정밀한 슈퍼 커패시터를 제조하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 기술은 잉크젯 프린터를 처리하는 방법을 제공하므로이 프로토콜은 슈퍼 커패시터를 생산할뿐만 아니라 다른 장치를 생산하는 데에도 사용할 수 있습니다. 전기화학 이중층 커패시터 또는 EDLC의 패턴을 설계하기 전에 먼저 CAD 프로그램을 실행하십시오. 프로그램 창 상단의 파일 버튼으로 이동하여 새로 만들기 및 프로젝트 버튼을 클릭하여 새 프로젝트 파일을 만듭니다.

보드 파일을 생성하려면 파일, 새로 만들기 및 보드 단추를 순서대로 클릭합니다. 생성된 보드 파일 창의 왼쪽 상단에서 메쉬 모양의 격자 단추를 클릭하여 격자선 크기, 다중 및 Alt 값을 설정합니다. 잉크젯 프린터가 PCB CAD 패턴을 읽을 수 있도록 그리드 크기 및 Alt 값을 밀리미터에서 인치로 변경하십시오.

매개변수가 설정되면 집전체 및 EDLC 라인의 패턴을 인터디지타이징된 형태로 설계합니다. 겔 폴리머 전해질 또는 GPE, 패턴 및 집전체 패드를 직사각형 형태로 설계하십시오. 전도성 라인, EDLC 및 GPE와 같은 세 가지 유형의 최종 패턴의 경우 보기 및 레이어 설정을 순서대로 클릭하여 세 개의 레이어를 설정합니다.

보이는 레이어 창의 왼쪽 하단에 있는 새 레이어 단추를 눌러 새 레이어를 만듭니다. 새 레이어의 새 창에서 새 레이어의 이름 및 색상을 설정합니다. 레이어를 시각적으로 구별하려면 세 레이어의 이름을 전류 수집기, EDLC 및 GPE로 설정하고 색상 오른쪽의 상자를 클릭하여 해당 색상을 변경합니다.

화면 왼쪽 하단의 선을 누릅니다. 선의 두께를 변경하려면 위쪽 중앙에 있는 너비 값을 인치 배율로 입력합니다. 그런 다음 기본 필드를 클릭하고 드래그하여 선을 그립니다.

선의 길이를 편집하려면 줄을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 하단의 속성을 클릭하십시오. 보낸 사람 및 받는 사람 필드에 시작점과 끝점의 X 및 Y 값을 입력합니다. 패턴의 기준점의 경우 왼쪽 위 모서리를 0, 0으로 설정합니다.

이전에 공유된 정보를 기반으로 나머지 패턴을 그립니다. 그려진 패턴을 원하는 레이어로 설정하려면 패턴을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 속성을 클릭하십시오. 그런 다음 레이어를 클릭하고 원하는 레이어를 선택하십시오.

주 창의 왼쪽 하단에 있는 RECT를 눌러 GPE에서 집전체 패드의 직사각형 패턴을 그립니다. 이전에 그려진 패턴이 있는 화면을 클릭하고 끕니다. 그런 다음 직사각형 표면을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 하단의 속성을 클릭하십시오.

사각형의 왼쪽 위 및 오른쪽 아래 X, Y 값을 보낸 사람 및 받는 사람 필드에 각각 입력합니다. 앞에서 설명한 대로 사각형을 원하는 레이어로 설정합니다. 설계된 패턴의 CAD 파일을 거버 파일 형식으로 변환하기 전에 파일 및 저장을 클릭하여 보드 파일을 brd 형식으로 저장합니다.

파일을 저장 한 후 창 상단의 파일 탭을 클릭하고 CAM 프로세서를 클릭하십시오. 원하는 레이어의 거버 파일을 만들려면 빼기 기호를 눌러 위쪽 구리 및 아래쪽 구리와 같은 하위 목록을 삭제하여 출력 파일의 거버 탭 아래에 있는 항목을 수정합니다. 더하기 를 누르고 New Gerber 출력을 클릭하여 Gerber 출력을 만듭니다.

화면 오른쪽에서 오른쪽의 기어를 눌러 이름 및 함수의 레이어 이름을 구리로 설정합니다. 그런 다음 레이어 유형을 상단으로 설정하고 집전체, EDLC 및 GPE의 거버 레이어 번호를 L1, L2 및 L3 순서로 설정합니다. Gerber 파일 하단의 레이어 창에서 왼쪽 하단의 레이어 편집을 클릭하여 원하는 레이어를 각각 선택합니다.

만들 출력 파일의 이름을 설정하려면 창 아래쪽에 있는 출력의 거버 파일 이름을 접두사/name.gbr로 설정합니다. 마지막으로 창의 왼쪽 상단에있는 작업 저장을 클릭하여 설정을 저장하십시오. 오른쪽 하단의 프로세스 작업을 클릭하여 거버 파일을 만듭니다.

잉크젯 프린터 소프트웨어 매개 변수를 설정하려면 프린터 프로그램을 실행한 다음 인쇄 단추를 클릭하고 단순을 선택한 다음 유연한 전도성 잉크를 선택합니다. 파일 선택 버튼을 클릭하여 디자인된 패턴의 거버 파일을 업로드합니다. 전도성 라인의 거버 파일을 선택하여 엽니다.

노란색 상자에 표시된 대로 다음 단추를 클릭합니다. 그런 다음 PCB 보드를 고정하고 프로브를 장착하십시오. 완료되면 개요 버튼을 클릭하여 프로브를 통해 PCB 프린터의 영점을 조정하십시오.

윤곽선 단추를 드래그하여 클릭하여 화면에서 패턴 이미지를 이동합니다. 프로브가 원하는 경로를 통해 이동하는지 확인합니다. 그런 다음 다음 탭을 누르십시오.

프로브를 클릭하여 기판의 높이를 측정하여 기판이 평평한지 확인합니다. 높이 측정이 완료되면 프로브를 제거하고 잉크 카트리지를 잉크 디스펜서에 넣고 내경 230 마이크로 미터의 노즐을 연결하여 디스펜서를 준비하십시오. 전도성 라인, EDLC 및 GPE용 잉크 디스펜서를 장착한 후 각 잉크의 매개 변수를 조정하면서 보정 버튼을 눌러 샘플 패턴을 인쇄합니다.

인쇄 결과를 시각적으로 확인하고 각 잉크의 매개 변수 값을 기록합니다. 시작 버튼을 눌러 전도성 라인의 설계된 패턴을 인쇄하기 전에 에탄올로 적신 세척 닦아내기로 샘플 인쇄 패턴을 지웁니다. 인쇄 후 보드를 뒤집어 180도에서 30 분 동안 전도성 라인을 경화 한 다음 기판과 전도성 라인의 결합 중량을 측정합니다.

프린터 프로그램의 시작 화면에서 정렬됨 옵션을 선택하고 EDLC 선 패턴 파일을 로드한 후 다음을 클릭합니다. EDLC 라인과 전도성 라인의 패턴 위치를 정렬하기 위해 두 개의 정렬점을 통해 전도성 라인의 위치가 감지되는지 확인합니다. 그런 다음 임의의 지점으로 이동하여 위치가 올바른지 확인하십시오.

전도성 라인의 전체 높이를 측정하여 Probe 버튼을 클릭하여 전도성 라인 위의 디스펜서 노즐의 높이를 확인합니다. EDLC 잉크의 소프트웨어 매개변수 값을 변경합니다. 완료되면 샘플 패턴을 인쇄하여 소프트웨어 매개 변수 값이 적절한지 확인하십시오.

나중에, 에탄올로 적신 세척 닦아내기로 샘플 인쇄 패턴을 지우고 시작 버튼을 눌러 EDLC 라인을 인쇄한다. 잉크젯 인쇄 슈퍼 커패시터 장치에 대한 전기화학적 측정을 수행합니다. Ch에 적용을 클릭하고 순환 전압전류법 테스트의 시퀀스 파일을 실행하여 결과를 얻습니다.

Ch에 적용을 클릭하고 아연 정전기 충전 / 방전 테스트의 시퀀스 파일을 실행하여 결과를 얻으십시오. Ch에 적용을 클릭하고 결과를 얻기 위해 전기 화학 임피던스 분광법 테스트의 시퀀스 파일을 실행하십시오. 전도성 잉크 및 EDLC 잉크의 구조적 특성을 주사 전자 현미경으로 분석하였다.

전도성 잉크는 연속 전도 경로를 형성하기 위해 잘 중앙에 집중되었습니다. 잉크의 모든 구성 요소는 잘 분산되어 인쇄 중에 막힘을 일으킬 수있는 가시적 인 요소가 없었습니다. EDLC 잉크의 유변학적 특성이 보고되었고, 전단 시간에 따라 잉크의 점도가 증가하여 응력 유발 구조적 확장, 연신 또는 재배열 없이 전단 비후화 거동을 나타내는 것으로 관찰되었다.

이 연구에서, 인쇄된 슈퍼 커패시터가 성공적으로 얻어졌다. 인쇄 품질은 좋은 것으로 간주됩니다. 인쇄 된 패턴에 최소한의 표면 거칠기와 균일 한 두께로 결함이 적거나 전혀없는 경우.

분당 최소 100mm의 이송 속도를 가진 인쇄 결과는 눈에 띄는 단절없이 균일 한 선을 보여주었습니다. 전체 인쇄 시간은 이송 속도가 분당 600mm로 최대일 때 감소했습니다. 분당 500mm의 이송 속도로 인쇄 된 결과와 비교할 때, 분당 600 밀리미터로 형성된 라인은 디스펜서가 빠르게 움직이기 때문에 잘리거나 금이 갔다.

분당 300 밀리리터의 공급 속도는 적절한 인쇄 시간과 금이 간 형성을 방지하기 위해 최적이었습니다. 인쇄 결과는 킥의 해당 변경 사항을 확인했습니다. 킥이 너무 낮을 때 모든 라인의 연결이 끊어졌습니다.

그러나 하이킥에서의 높은 압력으로 인해 병목 현상이 발생하여 노즐이 막히게되었습니다. 적절한 킥 값에서 선이 끊어지지 않았고 노즐이 막히지 않았습니다. 소프트웨어 파라미터 제어를 통해 보다 정밀한 인쇄가 가능하므로 많은 연구자들이 다양한 분야에서 최적의 조건에서 잉크젯 인쇄를 활용할 수 있습니다.