Methodenartikel

Uitgebreide controle van inkjetprinter voor fabricage van chipgebaseerde supercondensatoren

DOI:

10.3791/63234

⸱

30 november 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Chemical Engineering and Materials Science, Department of Intelligent Energy and Industry, Department of Advanced Materials Engineering, Chung-Ang University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit artikel biedt een techniek voor het vervaardigen van op chips gebaseerde supercondensatoren met behulp van een inkjetprinter. Methodologieën worden in detail beschreven om inkten te synthetiseren, softwareparameters aan te passen en de elektrochemische resultaten van de gefabriceerde supercondensator te analyseren.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er zijn enorme inspanningen op verschillende gebieden om de inkjetprintmethode toe te passen voor de fabricage van draagbare apparaten, displays en energieopslagapparaten. Om producten van hoge kwaliteit te krijgen, zijn echter geavanceerde bedieningsvaardigheden vereist, afhankelijk van de fysieke eigenschappen van de inktmaterialen. In dit opzicht is het optimaliseren van de inkjetprintparameters net zo belangrijk als het ontwikkelen van de fysieke eigenschappen van de inktmaterialen. In deze studie wordt optimalisatie van de parameters van de inkjetprintsoftware gepresenteerd voor het fabriceren van een supercondensator. Supercondensatoren zijn aantrekkelijke energieopslagsystemen vanwege hun hoge vermogensdichtheid, lange levensduur en verschillende toepassingen als krachtbronnen. Supercondensatoren kunnen worden gebruikt in het Internet of Things (IoT), smartphones, draagbare apparaten, elektrische voertuigen (EV's), grote energieopslagsystemen, enz. Het brede scala aan toepassingen vereist een nieuwe methode die apparaten op verschillende schalen kan fabriceren. De inkjetprintmethode kan de conventionele fabricagemethode met vaste grootte doorbreken.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de afgelopen decennia zijn meerdere printmethoden ontwikkeld voor verschillende toepassingen, waaronder draagbare apparaten1, farmaceutische producten2 en lucht- en ruimtevaartcomponenten3. De bedrukking kan eenvoudig worden aangepast voor verschillende apparaten door eenvoudig de te gebruiken materialen te veranderen. Bovendien voorkomt het de verspilling van grondstoffen. Voor de productie van elektronische apparaten zijn verschillende drukmethoden ontwikkeld, zoals zeefdruk4, push-coating5 en lithografie6. In vergelijking met deze printtechnologieën heeft de inkjetprintmethode meerdere voordelen, waaronder minder materiaalverspilling, compatibiliteit met meerdere substraten7, lage kosten8, flexibiliteit9, verwerking bij lage temperaturen10 en gemak van massaproductie11. De toepassing van de inkjetprintmethode is echter nauwelijks gesuggereerd voor bepaalde geavanceerde apparaten. Hier presenteren we een protocol met gedetailleerde richtlijnen voor het gebruik van de inkjetprintmethode voor het afdrukken van een supercondensatorapparaat.

Supercondensatoren, waaronder pseudocondensatoren en elektrochemische dubbellaagse condensatoren (EDLC's), zijn in opkomst als energieopslagapparaten die conventionele lithium-ionbatterijen kunnen aanvullen12,13. EDLC is vooral een veelbelovend apparaat voor energieopslag vanwege de lage kosten, hoge vermogensdichtheid en lange levensduur14. Actieve kool (AC), met een hoog specifiek oppervlak en geleidbaarheid, wordt gebruikt als elektrodemateriaal in commerciële EDLC's15. Deze eigenschappen van AC zorgen ervoor dat EDLC's een hoge elektrochemische capaciteit hebben16. EDLC's hebben het passieve volume in apparaten wanneer de conventionele fabricagemethode met vaste grootte wordt gebruikt. Met inkjetprinten kunnen de EDLC's volledig worden geïntegreerd in het productontwerp. Daarom is het apparaat dat is vervaardigd met behulp van de inkjetprintmethode functioneel beter dan het apparaat dat is vervaardigd met bestaande methoden met een vast formaat17. De fabricage van EDLC's met behulp van de efficiënte inkjetprintmethode maximaliseert de stabiliteit en levensduur van EDLC's en biedt een vrije vormfactor18. De drukpatronen zijn ontworpen met behulp van een PCB CAD-programma en geconverteerd naar Gerber-bestanden. De ontworpen patronen zijn afgedrukt met behulp van een inkjetprinter omdat deze nauwkeurige softwaregestuurde controle, hoge materiaaldoorvoer en afdrukstabiliteit heeft.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Ontwerp van het patroon met behulp van PCB CAD-programma

  1. Voer het CAD-programma uit. Klik op de knop Bestand boven in het programmavenster. Om een nieuw projectbestand te vormen, klikt u op de knoppen Nieuw en Project .
  2. Om het bordbestand te genereren, klikt u op de knoppen Bestand, Nieuw en Bord in de volgorde. Stel de rastergrootte, meerdere en alt-waarden in door te klikken op de netvormige rasterknop linksboven in het gemaakte venster Bordbestand (of door boven in het venster op Weergave en raster in volgorde te klikken).
  3. Wijzig zowel de rastergrootte als de altwaarde van mm naar inch, zodat de inkjetprinter het CAD-patroon van de pcb kan lezen. Druk op Fijn om fijne aanpassingen te maken.
  4. Ontwerp het patroon van de huidige collector en EDLC-lijn in een onderling gedigiteerde vorm. Ontwerp het gelpolymeer elektrolyt (GPE) patroon en de stroomafscheiderpads in een rechthoekige vorm (figuur 1).
    OPMERKING: Patroonbreedte: 43 mm, patroonhoogte: 55 mm, lijnlengte: 40 mm, lijnbreedte: 1,0 mm, lijn-tot-lijnruimte: 1,5 mm en padgrootte: 15 x 5 mm2.
    1. Aangezien het uiteindelijke patroon uit drie typen bestaat (geleidende lijn, EDLC en GPE), stelt u de drie lagen als volgt in.
      1. Klik op Weergave- en laaginstellingen in de volgorde bovenaan het venster. Maak nieuwe lagen door te klikken op de knop Nieuwe laag linksonder in het venster Zichtbare lagen.
      2. Stel in het nieuwe venster (Nieuwe laag) de naam en kleur voor de nieuwe laag in. Als u de lagen visueel wilt onderscheiden, stelt u de namen van de drie lagen in op Current Collector, EDLC en GPE en wijzigt u de bijbehorende kleuren door op het vak rechts van Kleur te klikken.
    2. Druk op Lijn linksonder in het scherm, klik op het hoofdveld (zwarte achtergrond) en sleep om een lijn te tekenen. Als u de dikte van de lijn wilt wijzigen, voert u de waarde van Breedte in het midden bovenaan in inchschaal (1,0 mm = 0,0393701 inch) in.
    3. Als u de lengte van een regel wilt bewerken, klikt u met de rechtermuisknop op de regel en klikt u onderaan op Eigenschappen . Voer in de velden Van en Tot de x- en y-waarden van de begin- en eindpunten in.
    4. Als u het referentiepunt van het patroon wilt instellen, stelt u de linkerbovenhoek van het patroon in figuur 1 in op (0,0). Teken de rest van het patroon op basis van de bovenstaande informatie.
    5. Om het getekende patroon in te stellen op de gewenste laag, klikt u met de rechtermuisknop op het patroon en klikt u op Eigenschappen. Klik vervolgens op Laag en kies de gewenste laag.
    6. Als u rechthoekige patronen van het huidige collectorpad en de GPE wilt tekenen, drukt u op Rect linksonder in het hoofdvenster. Klik en sleep op het scherm (hoofdveld) waar het eerder getekende patroon bestaat.
    7. Om te bewerken, klikt u met de rechtermuisknop op het rechthoekige oppervlak en klikt u onderaan op Eigenschappen . Voer de waarde linksboven (x,y) en de waarde rechtsonder (x,y) van de rechthoek in respectievelijk het veld Van en Tot in. Stel de rechthoek in op de gewenste laag zoals vermeld in stap 1.4.5.
  5. Converteer het CAD-bestand van het ontworpen patroon naar de Gerber-bestandsindeling die door de inkjetprinter wordt gelezen.
    1. Voordat u het ontworpen patroonbestand converteert, slaat u het bordbestand op in BRD-indeling. Om op te slaan, klikt u op Bestand en vervolgens op Opslaan (of drukt u op ctrl + S op het toetsenbord).
    2. Klik na het opslaan op Bestand bovenaan het venster en klik op CAM Processor. Als u een Gerber-bestand van de gewenste laag wilt maken, wijzigt u de items onder Gerber of Output Files aan de linkerkant van het venster als volgt.
    3. Verwijder eerst de sublijsten zoals Top Copper en Bottom Copper door op de onderstaande '-' te drukken. Druk op '+' en klik op New Gerber Output om Gerber output te maken.
    4. Stel aan de rechterkant van het scherm de laagnaam in Naam en functie in op Koper door op het tandwiel aan de rechterkant te drukken. Stel Laagtype in op Top en stel Gerber Layer Number van de huidige collector, EDLC en GPE in op respectievelijk L1, L2, L3.
    5. Klik in het venster Lagen onder aan Gerber-bestand linksonder op Lagen bewerken en selecteer elke gewenste laag.
    6. Als u de naam van het te maken uitvoerbestand wilt instellen, stelt u de Gerber-bestandsnaam van uitvoer onder aan het venster in op %PREFIX/%NAME.gbr.
    7. Klik ten slotte op Taak opslaan linksboven in het venster om de instellingen op te slaan. Klik rechtsonder op Process Job om een Gerber-bestand aan te maken.

2. Inktsynthese

OPMERKING: Flexibele Ag-inkt wordt gebruikt als geleidende inkt voor de huidige collectorlijn en pads.

  1. Bereid EDLC-inkt met terpineol, ethylcellulose, actieve kool (AC), Super-P, polyvinylideendifluoride (PVDF) en Triton-X als volgt.
    1. Gebruik 2.951 μL terpineol met hoge viscositeit als oplosmiddel en 1,56 g ethylcellulose als verdikkingsmiddel. Stel de verhouding ac tot super-p tot pvdf in op 7:2:1 met een totaal gewicht van 1,8478 g. Gebruik daarnaast 49 μL Triton-X als oppervlakteactieve stof voor het mengen.
    2. Meng alle materialen gedurende 30 minuten met behulp van een planetaire mixer. Plaats het goed gemengde elektrodemateriaal in een patroon voor de inkjetprinter en centrifugeer het gedurende 5 minuten bij 115 x g .
  2. Bereid GPE-inkt met behulp van propyleencarbonaat (PC), PVDF en lithiumperchloraat (LiClO4) als volgt.
    1. Gebruik PC als oplosmiddel, PVDF als polymeermatrix en LiClO4 als zout. Weeg alle componenten van GPE zodanig dat de uiteindelijke molaire concentratie van LiClO4 1 M is en het uiteindelijke gewichtsprocent PVDF 5 wt%.
    2. Roer alle componenten bij 140 °C gedurende 1 uur totdat ze zijn opgelost. Koel na het roeren de GPE-inkt voldoende af en plaats deze in de inktcartridge.

3. Parameters instellen van inkjetprintersoftware

  1. Voer het printerprogramma uit. Klik op de knop Afdrukken , selecteer Eenvoudig en selecteer vervolgens Flexibele geleidende inkt in de volgorde zoals weergegeven in Afbeelding 2.
  2. Upload het Gerber-bestand van het ontworpen patroon door de 1-pijl in figuur 3 te volgen. Kies en open het Gerber-bestand van de geleidende lijn (zie 2 en 3 pijlen in figuur 3). Klik op de knop VOLGENDE zoals aangegeven door de pijl 4.
  3. Bevestig de printplaat zoals weergegeven in figuur 4A en monteer de sonde zoals weergegeven in figuur 4B.
  4. Pas het nulpunt van de PCB-printer aan via de sonde door op de knop OUTLINE te klikken (zie de rode pijl van 1,4 in figuur 5).
    OPMERKING: De sonde beweegt over de printplaat terwijl de omtrek van het patroon wordt weergegeven (zie rechtsonder in figuur 5).
  5. Verplaats de patroonafbeelding op het scherm door te slepen (zie de gele pijl onderbroken in figuur 5). Klik nogmaals op de knop OUTLINE om te controleren of de sonde door het gewenste pad beweegt. Klik op VOLGENDE (aangegeven met de pijl 5 in figuur 5).
  6. Klik op PROBE om de hoogte van het substraat te meten om te controleren of het substraat vlak is (figuur 6).
    OPMERKING: Het tastergebied op het substraat wordt automatisch geselecteerd door het programma dat in de printer is ingebouwd.
  7. Verwijder de sonde zodra de hoogtemeting is voltooid. Steek de inktcartridge in de inktdispenser en sluit het mondstuk (binnendiameter: 230 μm) aan om de dispenser voor te bereiden.
  8. Monteer elke inktdispenser (geleidende lijn, EDLC, GPE) en druk een monsterpatroon af door op de knop CALIBRATE te drukken, terwijl u de parameters van elke inkt aanpast (figuur 7).
  9. Controleer het afdrukresultaat visueel en noteer de parameterwaarden voor elke inkt. Zie Representatieve resultaten voor meer informatie.

4. De geleidende lijn afdrukken

OPMERKING: Sinds stap 4.1. tot 4.7. overlappen met sectie 3, worden ze hieronder slechts kort samengevat.

  1. Voer het inkjetprinterprogramma uit en klik op Afdrukken in het startmenu en selecteer Eenvoudig (afbeelding 1).
  2. Klik op de knop Bestand kiezen naast Inkt om het ontworpen patroonbestand te laden en klik op VOLGENDE (afbeelding 3).
  3. Bevestig de printplaat op de printer en installeer de sonde (figuur 4).
  4. Controleer de positie van het patroon op het substraat en meet de hoogte van het substraat (figuur 5 en figuur 6).
  5. Verwijder de sonde en monteer vervolgens de geleidende inktdispenser (flexibele Ag-inkt).
  6. Wijzig de softwareparameters van geleidende inkt door op de knop Instellingen te klikken (zie figuur 7 en tabel 1).
  7. Druk een voorbeeldpatroon af om te controleren of de instelling uit stap 4.6 is geslaagd.
  8. Wis het afdrukpatroon van het monster met een reinigingsdoekje bevochtigd met ethanol.
  9. Druk het ontworpen patroon van de geleidende lijn af door op de START-knop te drukken.
  10. Laat na het printen de geleidende lijn gedurende 30 minuten uitharden bij 180 °C. Meet vervolgens het gecombineerde gewicht van het substraat en de geleidende lijn.

5. De EDLC-lijn afdrukken

  1. Selecteer de optie Uitgelijnd op het startscherm van het printerprogramma. Laad het EDLC-lijnpatroonbestand en klik op VOLGENDE (zie stap 3.2).
  2. Zorg ervoor dat de positie van de geleidende lijn wordt gedetecteerd door twee uitlijningspunten om de patroonposities van de EDLC-lijn en de geleidende lijn uit te lijnen. Ga vervolgens naar een willekeurig punt en controleer of de locatie correct is.
  3. Meet de totale hoogte van de geleidende lijn om de hoogte van het dispensermondstuk boven de geleidende lijn te controleren door op de PROBE-knop te klikken (zie figuur 6).
  4. Wijzig de softwareparameterwaarden van EDLC-inkten (figuur 7 en tabel 1).
  5. Druk een voorbeeldpatroon af om te controleren of de softwareparameterwaarden geschikt zijn. Wis het afdrukpatroon van het monster met een reinigingsdoekje bevochtigd met ethanol. Druk de EDLC-lijn af door op de START-knop te drukken.
  6. Droog de geprinte EDLC-lijn 's nachts bij kamertemperatuur om het oplosmiddel te verdampen.
  7. Om het gewicht van de gedroogde EDLC-lijn te berekenen, meet u het gecombineerde gewicht van het substraat, de geleidende lijn en de EDLC-lijn.

6. Het GPE-patroon afdrukken

  1. Selecteer de optie Uitgelijnd op het startscherm van het printerprogramma. Laad het Gerber-bestand van het GPE-patroon en klik op VOLGENDE (zie stap 3.2).
  2. Controleer de uitlijningspunten en ga naar een willekeurig punt om te controleren of de positie correct is.
  3. Meet de hoogte van de EDLC-lijn om de standaardhoogte voor het mondstuk in te stellen.
  4. Wijzig de softwareparameterwaarden van GPE-inkten (figuur 7 en tabel 1).
  5. Druk een voorbeeldpatroon af om te controleren of de softwareparameterwaarden geschikt zijn.
  6. Wis het afdrukpatroon van het monster met een reinigingsdoekje bevochtigd met ethanol. Druk het GPE-patroon af.
  7. Om een stabilisatieproces te hebben en het resterende oplosmiddel te verdampen, droogt u het GPE-patroon gedurende 24 uur bij kamertemperatuur.

7. Elektrochemische test

  1. Voer de elektrochemische metingen uit voor het inkjetgeprinte supercondensatorapparaat volgens de onderstaande stappen. Schakel het potentiostatapparaat in en voer het programma uit om cyclische voltammetrie (CV), galvanostatische lading / ontlading (GCD) en elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) te meten.
    1. Sluit de potentiostaat aan op het eerder afgedrukte supercondensatorapparaat.
      OPMERKING: Vier verbindingslijnen worden gebruikt in de potentiostaat: de werkelektrode (WE), werksensor (WS), tegenelektrode (CE) en referentie-elektrode (RE).
    2. Sluit de WS-lijn aan op de WE-lijn en de RE-lijn op de CE-lijn, omdat het gefabriceerde apparaat een symmetrische supercondensator is.
    3. Sluit de WE\WS-lijn en CE\RE-lijn aan op de tegenovergestelde stroomcollectorpads op het supercondensatorapparaat.
  2. Genereer een reeks cv's en voer deze uit om het resultaat te krijgen.
    1. Voer het programma uit om het volgordebestand te genereren.
    2. Klik op de knop Nieuwe volgorde .
    3. Klik op de knop Toevoegen om stap 1 te genereren.
    4. Controleer of de potentiostaat 0 V is of niet. Als de potentiaal niet 0 V is, gaat u als volgt te werk.
      1. Stel Besturing in als CONSTANT en stel voor Configuratie Type in als PSTAT, Modus als NORMAAL en Bereik als AUTO. Stel voor Spanning (V) Ref. als Eref en Waarde als 0.
      2. Stel voor voorwaarde-1 van afgesneden voorwaarde item in als staptijd, OP als >=, DeltaValue als 1:00 en Volgende als volgende. Voor diverse instellingen drukt u op de bemonsteringsknop en stelt u Item in als Tijd(en),, OP als >= en DeltaValue als 30.
    5. Klik op de knop Toevoegen om de volgende stap te maken.
      1. Stel Control in als SWEEP en stel voor Configuratie Type in als PSTAT, Mode als CYCLIC en Range als AUTO. Stel voor Initieel (V) en Midden (V) Ref. in als Eref, Waarde als 0. Stel voor Definitief (V) Ref. in als Eref en Waarde als 800.00e-3.
      2. Gebruik spanningsscansnelheden van 5, 10, 20, 50 en 100 mV/s. Stel daarom scansnelheid (V/s) in op basis van elke scansnelheid als respectievelijk 5.0000e-3, 10.000e-3, 20.000e-3, 50.000e-3 en 100.00e-3.
      3. Stel voor alle scansnelheden Stille tijd(en) in op 0 en Segmenten op 21. Voor voorwaarde-1 van afgesneden voorwaarde stelt u Item in als Stapeinde en Volgende als Volgende.
      4. Voor diverse instellingen drukt u op de bemonsteringsknop en stelt u Item in als Tijd(en) en OP als >=. Stel deltawaarde voor elke scansnelheid in op 0,9375, 0,5, 0,25, 0,125 en 0,0625.
    6. Klik op de knop Opslaan als om het volgordebestand van de CV-test op te slaan.
    7. Klik op Toepassen op CH en voer het volgordebestand van de CV-test uit om het resultaat te verkrijgen.
  3. Genereer een reeks GCD en voer deze uit om het resultaat te krijgen.
    1. Voer het programma uit om het volgordebestand te genereren.
    2. Klik op de knop Nieuwe volgorde .
    3. Klik op de knop Toevoegen om stap 1 te genereren.
    4. Controleer of de potentiostaat 0 V is of niet. Als de potentiaal niet 0 V is, gaat u als volgt te werk.
      1. Stel Control in als CONSTANT en stel voor Configuratie Type in als PSTAT, Mode als NORMAL en Range als AUTO. Stel voor Spanning (V) Ref. in als Eref, Waarde als 0.
      2. Voor voorwaarde-1 van cut off condition stelt u Item in als Staptijd, OP als >=, DeltaValue als 1:00 en Go Next als Next. Voor diverse instellingen drukt u op de bemonsteringsknop en stelt u Item in als Tijd(en), OP als >= en DeltaValue als 30.
    5. Klik op de knop Toevoegen om de volgende stap te maken (oplaadstap).
      1. Stel Besturing in als CONSTANT en stel bij Configuratie Type in als GSTAT, Modus als NORMAAL en Bereik als AUTO. Stel voor Huidig (A) Ref. in als NUL.
      2. De stroomdichtheid varieert tussen 0,01 A/g en 0,02 A/g. Stel daarom de waarde van stroom (A) voor elke stroomdichtheid in op 310,26e-6 en 620,52e-6.
      3. Stel voor voorwaarde-1 van afgesneden voorwaarde item in als spanning, OP als >=, DeltaValue als 800.00e-3 en Ga volgende als volgende. Stel voor de instelling Diversen item in als Tijd(en),OP als >= en DeltaWaarde als 1.
    6. Klik op de knop Toevoegen om de volgende stap te maken (ontladingsstap).
      OPMERKING: Deze stap is hetzelfde ingesteld als de stap Opladen.
      1. Stel de waarde van stroom (A) voor elke stroomdichtheid in op -310.26e-6 en -620.52e-6.
      2. Stel voor voorwaarde-1 van afgesneden voorwaarde item in als spanning, OP als <=, deltawaarde als 0,0000e+0 en volgende als volgende. Stel voor diverse instellingen Item in als Tijd(en), OP als >= en DeltaWaarde als 1.
    7. Klik op de knop Toevoegen om de volgende stap te maken (Lustap).
      1. Stel Besturing in als LOOP en stel voor Configuratie Type in als Cyclus en Iteratie als 21.
      2. Stel voor voorwaarde-1 van afgesneden voorwaarde item in lijst 1 in als Lus volgende. Stel voor elke stroomdichtheid Go Next in als STAP-2 voor 0,01 A/g en STEP-5 voor 0,02 A/g.
    8. Klik op de knop Opslaan als om het volgordebestand van de GCD-test op te slaan.
    9. Klik op Toepassen op CH en voer het sequentiebestand van de GCD-test uit om het resultaat te verkrijgen.
  4. Genereer een reeks EIS en voer deze uit om het resultaat te krijgen.
    1. Voer het programma uit dat het sequentiebestand kan genereren.
    2. Klik op de knop Nieuwe volgorde .
    3. Klik op de knop Toevoegen om stap 1 te genereren.
      1. Stel Besturing in als CONSTANT en stel bij Configuratie Type in als PSTAT, Modus als TIMER STOP en Bereik als AUTO.
      2. Aangezien het bedrijfspotentiaalvenster in deze studie is ingesteld op 0,0 tot 0,8 V, stelt u voor Spanning de waarde in op 400,00e-3, wat de gemiddelde waarde is van het bedrijfspotentiaalvenster. Stel Ref. in als Eref.
    4. Klik op de knop Toevoegen om de volgende stap te genereren.
      1. Stel Controle in als EIS en stel voor Configuratie Type in als PSTAT, Modus als LOG en Bereik als AUTO.
      2. Stel het frequentiebereik in op 0,1 Hz op 1 MHz. Stel daarom Initieel (Hz) en Midden (Hz) in op 100.00e+6 en Eind (Hz) op 100.00e-3.
      3. Zoals vermeld in paragraaf 7.4.3.2, stelt u Value of Bias (V) in op 400.00e-3 en stelt u Ref. in op Eref.
      4. Als u een lineaire respons wilt behouden, stelt u de amplitude (Vrms) in op 10,000e-3.
      5. Stel Dichtheid in als 10 en Iteratie als 1 voor dit experiment.
    5. Klik op de knop Opslaan als om het volgordebestand van de GCD-test op te slaan.
    6. Klik op Toepassen op CH en voer het volgordebestand van de EIS-test uit om het resultaat te krijgen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De inkt werd gesynthetiseerd volgens stap 2 en de kenmerken van de inkt konden worden bevestigd volgens referentie18. Figuur 8 toont de structurele eigenschappen van geleidende inkt en EDLC-inkt, evenals de reologische eigenschappen van EDLC-inkt gerapporteerd in het vorige onderzoek18. De geleidende inkt is goed gesinterd om continue geleidende paden te vormen en de ruwheid op nanoschaal zal naar verwachting het contactoppervlak met de EDLC-in...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De kritieke stappen in dit protocol zijn betrokken bij het instellen van de softwareparameter om het ontworpen patroon af te drukken door de parameterwaarden nauwkeurig aan te passen. Afdrukken op maat kan leiden tot structurele optimalisatie en het verkrijgen van nieuwe mechanische eigenschappen19. De inkjetdrukmethode met softwareparameterregeling kan worden gebruikt voor geavanceerd afdrukken in verschillende industrieën door het geoptimaliseerde materiaal voor het drukproces te selecteren.

...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen onthullingen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door de Korea Electric Power Corporation (subsidienummer: R21XO01-24), het Competency Development Program for Industry Specialists van de Koreaanse MOTIE beheerd door KIAT (Nr. P0012453) en de Chung-Ang University Graduate Research Scholarship 2021.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
2” x 3” FR­4 boardVolteraSKU: 1000066PCB-substraat
Geactiveerde koolstofMTINp-Ag-0530HT
Eagle CADAutodeskPCB CAD-programma
EthylcelluloseSigma Aldrich4607048,0-49,5% (w/w) ethoxylbasis
Flex 2 geleidende inktVolteraSKU: 1000333Flexibele Ag-inkt
LithiumperchloraatSigma Aldrich634565
PropyleencarbonaatSigma Aldrich310328
PVDFSigma Aldrich182702gemiddeld Mw ~534.000 bij GPC
Smart ManagerZIVE LABver : 6. 6. 8. 9Elektrochemische analyseprogramma
Super-PHyundai
TerpineolSigma Aldrich432628
Thinky-mixerThinkyARE-310Planetaire mixer
Triton-XSigma AldrichX100
V-One printerVolteraSKU: 1000329PCB-printer
ZIVE SP1WonatechPotentiostaatapparaat

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Valentine, A. D., et al. Hybrid 3D printing of soft electronics. Advanced Materials. 29 (40), 1703817(2017).
  2. Liang, K., Carmone, S., Brambilla, D., Leroux, J. -C. 3D printing of a wearable personalized oral delivery device: A first-in-human study. Science Advances. 4 (5), (2018).
  3. Joshi, S. C., Sheikh, A. A. 3D printing in aerospace and its long-term sustainability. Virtual and Physical Prototyping. 10 (4), 175-185 (2015).
  4. Wang, S., et al. Paper-based chemiluminescence ELISA: Lab-on-paper based on chitosan modified paper device and wax-screen-printing. Biosensors and Bioelectronics. 31 (1), 212-218 (2012).
  5. Vohra, V., et al. Low-cost and green fabrication of polymer electronic devices by push-coating of the polymer active layers. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (30), 25434-25444 (2017).
  6. Schüffelgen, P., et al. Selective area growth and stencil lithography for in situ fabricated quantum devices. Nature Nanotechnology. 14 (9), 825-831 (2019).
  7. Karim, N., Afroj, S., Tan, S., Novoselov, K. S., Yeates, S. G. All inkjet-printed graphene-silver composite ink on textiles for highly conductive wearable electronics applications. Scientific Reports. 9 (1), 8035(2019).
  8. Singh, M., Haverinen, H. M., Dhagat, P., Jabbour, G. E. Inkjet printing-Process and its applications. Advanced Materials. 22 (6), 673-685 (2010).
  9. An, B., et al. Three-dimensional multi-recognition flexible wearable sensor via graphene aerogel printing. Chemical Communications. 52 (73), 10948-10951 (2016).
  10. Ko, S. H., Chung, J., Hotz, N., Nam, K. H., Grigoropoulos, C. P. Metal nanoparticle direct inkjet printing for low-temperature 3D micro metal structure fabrication. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (12), 125010(2010).
  11. Li, J., et al. Efficient inkjet printing of graphene. Advanced Materials. 25 (29), 3985-3992 (2013).
  12. Burke, A. Ultracapacitors: why, how, where is the technology. Journal of Power Sources. 91 (1), 37-50 (2000).
  13. Qorbani, M., Khajehdehi, O., Sabbah, A., Naseri, N. Ti-rich TiO2 tubular nanolettuces by electrochemical anodization for all-solid-state high-rate supercapacitor devices. ChemSusChem. 12 (17), 4064-4073 (2019).
  14. Areir, M., Xu, Y., Harrison, D., Fyson, J. 3D printing of highly flexible supercapacitor designed for wearable energy storage. Materials Science and Engineering: B. 226, 29-38 (2017).
  15. Fialkov, A. S. Carbon application in chemical power sources. Russian Journal of Electrochemistry. 36 (4), 345-366 (2000).
  16. Pandolfo, A. G., Hollenkamp, A. F. Carbon properties and their role in supercapacitors. Journal of Power Sources. 157 (1), 11-27 (2006).
  17. Egorov, V., Gulzar, U., Zhang, Y., Breen, S., O'Dwyer, C. Evolution of 3D printing methods and materials for electrochemical energy storage. Advanced Materials. 32 (29), 2000556(2020).
  18. Seol, M. -L., et al. All-printed in-plane supercapacitors by sequential additive manufacturing process. ACS Applied Energy Materials. 3 (5), 4965-4973 (2020).
  19. Park, S. H., Kaur, M., Yun, D., Kim, W. S. Hierarchically designed electron paths in 3D printed energy storage devices. Langmuir. 34 (37), 10897-10904 (2018).
  20. Sajedi-Moghaddam, A., Rahmanian, E., Naseri, N. Inkjet-printing technology for supercapacitor application: Current state and perspectives. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (31), 34487-34504 (2020).
  21. Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. Inkjet printed (bio)chemical sensing devices. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 405 (17), 5785-5805 (2013).
  22. Kim, J., Kumar, R., Bandodkar, A. J., Wang, J. Advanced materials for printed wearable electrochemical devices: A review. Advanced Electronic Materials. 3 (1), 1600260(2017).
  23. Calvert, P. Inkjet printing for materials and devices. Chemistry of Materials. 13 (10), 3299-3305 (2001).
  24. Zhou, Z., et al. High-throughput characterization of fluid properties to predict droplet ejection for three-dimensional inkjet printing formulations. Additive Manufacturing. 29, 100792(2019).
  25. Ebnesajjad, S. Handbook of Adhesives and Surface Preparation. Ebnesajjad, S. , William Andrew Publishing. 21-30 (2011).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

InkjetprintenFabricage van SupercondensatorenOptimalisatie van PrintparametersPrinten met Geleidende InktElektrochemische MetingenVoorbereiding van Gerber bestandenScanning ElektronenmicroscopieReologische EigenschappenPrinten van Draagbare Apparaten

Gerelateerde artikelen