Controle elaborado da impressora a jato de tinta para fabricação de supercapacitores baseados em chips

Este protocolo supera o supercapacitor de tamanho fixo existente e fornece um método para produzir um supercapacitor de forma livre através de impressão precisa de jato de tinta. Através deste protocolo, a eficiência dos recursos humanos e materiais pode ser garantida. Além disso, fornecer aos usuários um método de controle de software para impressoras a jato de tinta pode ajudar a fabricar supercapacitores mais precisos.

Esta tecnologia fornece uma maneira de lidar com impressoras a jato de tinta, portanto, este protocolo pode ser usado não apenas para produzir supercapacitores, mas também para produzir outros dispositivos. Antes de projetar o padrão de capacitores eletroquímicos de dupla camada, ou EDLCs, comece executando o programa CAD. Vá para o botão Arquivo no topo da janela do programa e clique nos botões Novo e Projeto para formar um novo arquivo de projeto.

Para gerar o arquivo do quadro, clique nos botões Arquivo, Novo e Placa em ordem. No canto superior esquerdo da janela de arquivo de placa criada, clique no botão de grade em forma de malha para definir os valores tamanho da grade, múltiplo e alt. Altere o tamanho da grade e o valor alt de milímetros para a polegada para que a impressora a jato de tinta possa ler o padrão CAD PCB Press Finest para fazer ajustes finos.

Uma vez definidos os parâmetros, projete o padrão do coletor atual e da linha EDLC de forma interditada. Projete o eletrólito de polímero de gel, ou GPE, padrão e almofadas coletoras de corrente em uma forma retangular. Para três tipos de padrões finais, como linha condutora, EDLC e GPE, defina as três camadas clicando nas configurações Exibir e Camada em ordem.

Crie novas camadas pressionando o novo botão de camada no canto inferior esquerdo da janela de camadas visíveis. Na nova janela da nova camada, configure o Nome e a Cor para a nova camada. Para distinguir visualmente as camadas, defina os nomes das três camadas como coletor atual, EDLC e GPE, e altere as cores correspondentes clicando na caixa à direita da Cor.

Pressione Linha no canto inferior esquerdo da tela. Para alterar a espessura da linha, insira o valor da largura localizado no centro superior em escala de polegada. Em seguida, clique no campo principal e arraste para desenhar uma linha.

Para editar o comprimento de uma linha, clique com o botão direito do mouse na linha e clique em propriedades na parte inferior. Nos campos De e Para, insira os valores X e Y dos pontos de partida e final. Para o ponto de referência do padrão, coloque o canto superior esquerdo em 0,0.

Desenhe o resto do padrão com base nas informações compartilhadas anteriormente. Para definir o padrão desenhado na camada desejada, clique com o botão direito do mouse no padrão e clique em Propriedades. Em seguida, clique em Camada e escolha a camada desejada.

Desenhe padrões retangulares da almofada coletora atual no GPE pressionando o RECT no canto inferior esquerdo da janela principal. Clique e arraste na tela onde existe o padrão anteriormente desenhado. Em seguida, clique com o botão direito do mouse na superfície retangular e clique em Propriedades na parte inferior.

Insira os valores X superior esquerdo e inferior-direito, Y do retângulo nos campos De e Para, respectivamente. Coloque o retângulo na camada desejada como mencionado anteriormente. Antes de converter o arquivo CAD do padrão projetado no formato de arquivo Gerber, salve o arquivo da placa em formato brd clicando no arquivo e salvar.

Depois de salvar o arquivo, clique na guia Arquivo na parte superior da janela e clique em Processador CAM. Para criar um arquivo Gerber da camada desejada, modifique os itens sob a guia Gerber dos arquivos de saída, excluindo as sub-listas, como cobre superior e cobre inferior pressionando o sinal de menos. Pressione mais e clique na saída do Novo Gerber para criar a saída Gerber.

No lado direito da tela, defina o nome da camada em Nome e Função para Cobre pressionando a engrenagem à direita. Em seguida, defina o tipo camada para topo e defina o número da camada Gerber do coletor atual, EDLC e GPE para L1, L2 e L3 em ordem. Na janela Camadas na parte inferior do arquivo Gerber, clique nas camadas de edição na parte inferior esquerda para selecionar cada camada desejada.

Para definir o nome do arquivo de saída a ser criado, defina o nome de arquivo Gerber da Saída na parte inferior da janela para prefixo/nome.gbr. Por fim, clique no Save Job no canto superior esquerdo da janela para salvar as configurações. Clique no Trabalho de processo no canto inferior direito para criar um arquivo Gerber.

Para definir os parâmetros de software da impressora a jato de tinta, execute o programa de impressora e clique no botão Imprimir, selecione Simples e escolha tinta condutiva flexível. Carregue o arquivo Gerber do padrão projetado clicando no botão Escolher arquivo. Escolha e abra o arquivo Gerber da linha condutora.

Clique no botão Seguir, conforme indicado pela caixa amarela. Em seguida, conserte a placa PCB e monte a sonda. Uma vez feito, ajuste o ponto zero da impressora PCB através da sonda clicando no botão Contorno.

Mova a imagem padrão na tela arrastando e clicando no botão Contorno. Verifique se a sonda se move pelo caminho desejado. Em seguida, acerte a guia Next.

Clique na sonda para medir a altura do substrato para verificar se o substrato está plano. Quando a medição da altura estiver completa, remova a sonda e insira o cartucho de tinta no distribuidor de tinta e conecte o bocal de um diâmetro interno de 230 micrômetros para preparar o distribuidor. Após a montagem dos distribuidores de tinta para linha condutora, EDLC e GPE, imprima um padrão de amostra pressionando o botão Calibrar enquanto ajusta os parâmetros de cada tinta.

Verifique visualmente o resultado da impressão e regisse os valores dos parâmetros de cada tinta. Apague o padrão de impressão da amostra com um lenço de limpeza umedecido com etanol antes de pressionar o botão Iniciar para imprimir o padrão projetado da linha condutora. Após a impressão, gire a placa e cure a linha condutora a 180 graus Celsius por 30 minutos, seguida pela medição do peso combinado do substrato e da linha condutora.

Na tela Iniciar do programa de impressora, selecione a opção Alinhada, carregue o arquivo padrão da linha EDLC e clique no Próximo. Certifique-se de que a posição da linha condutora seja detectada através de dois pontos de alinhamento para alinhar as posições padrão da linha EDLC e da linha condutora. Em seguida, mova-se para um ponto aleatório e verifique se o local está correto.

Meça a altura geral da linha condutora para verificar a altura do bocal do dispensador acima da linha condutora clicando no botão Sonda. Alterar os valores dos parâmetros de software das tintas EDLC. Uma vez feito, imprima um padrão de amostra para verificar se os valores dos parâmetros de software são apropriados.

Mais tarde, apague o padrão de impressão da amostra com um lenço de limpeza umedecido com etanol para imprimir a linha EDLC pressionando o botão Iniciar. Realize as medidas eletroquímicas para o dispositivo supercapacitor impresso em jato de tinta. Clique em Aplicar a Ch e execute o arquivo de sequência do teste de voltametria cíclica para obter o resultado.

Clique em Aplicar a Ch e execute o arquivo de sequência do teste de carga/descarga galvanática para obter o resultado. Clique em Aplicar a Ch e execute o arquivo de sequência do teste de espectroscopia de impedância eletroquímica para obter o resultado. As propriedades estruturais da tinta condutora e tinta EDLC foram analisadas com microscopia eletrônica de varredura.

A tinta condutora estava bem centrada para formar caminhos contínuos de condução. Todos os componentes da tinta estavam bem dispersos, sem elementos visíveis que pudessem causar entupimento durante a impressão. As propriedades reológicas da tinta EDLC foram relatadas, e observou-se que a viscosidade da tinta aumentou com o tempo de cisalhamento, indicando um comportamento de espessamento de cisalhamento sem qualquer extensão estrutural induzida pelo estresse, alongamento ou rearranjo.

No estudo, um supercapacitor impresso foi obtido com sucesso. A qualidade da impressão é considerada boa. se o padrão impresso tiver menos ou nenhum defeito, com rugosidade superficial mínima e espessura uniforme.

Os resultados de impressão com uma taxa de alimentação mínima de 100 milímetros por minuto mostraram linhas uniformes sem desconexão visível. O tempo total de impressão foi reduzido quando a taxa de alimentação foi máxima de 600 milímetros por minuto. Em comparação com os resultados impressos com uma taxa de alimentação de 500 milímetros por minuto, as linhas formadas a 600 milímetros por minuto foram cortadas ou rachadas porque o dispensador se movia rapidamente.

Uma taxa de alimentação de 300 mililitros por minuto foi ideal para um tempo adequado de impressão e para evitar a formação rachada. Os resultados da impressão foram verificados para as alterações correspondentes no chute. Todas as linhas foram desligadas quando o chute estava muito baixo.

No entanto, a alta pressão em um chute alto criou um gargalo, resultando em entupimento no bocal. No valor de chute adequado, a linha não quebrou e o bocal não entupirou. Uma impressão mais precisa é possível através do controle de parâmetros de software, permitindo que muitos pesquisadores utilizem a impressão de jato de tinta em condições ideais em vários campos.