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Bioengineering

प्रवाहकीय स्याही के Planar है और तीन आयामी मुद्रण

doi: 10.3791/3189 Published: December 9, 2011

Summary

प्रवाहकीय धातु स्याही के Planar है और तीन आयामी मुद्रण में वर्णित है. हमारा दृष्टिकोण fabricating मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक, optoelectronic, और microscale में असामान्य लेआउट में जैव चिकित्सा उपकरणों के लिए नए रास्ते प्रदान करता है.

Abstract

मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स कम लागत, बड़े क्षेत्र निर्माण मार्गों पर भरोसा करने के लिए लचीला या बहुआयामी इलेक्ट्रॉनिक, optoelectronic, और जैव चिकित्सा 1-3 उपकरणों बनाने. इस पत्र में, हम पर ध्यान केंद्रित एक (1D), दो (2 डी), और तीन आयामी लचीला, stretchable और फैले microelectrodes के रूप में प्रवाहकीय धातु स्याही के मुद्रण (3 डी).

प्रत्यक्ष लिखने विधानसभा 4,5 एक करने के लिए 3 डी मुद्रण तकनीक है कि ठीक नलिका (~ 0,1 - सुक्ष्ममापी 250) के माध्यम से ध्यान केंद्रित स्याही के बयान से सरल लाइनों से जटिल संरचनाओं को लेकर सुविधाओं के निर्माण में सक्षम बनाता है. यह मुद्रण विधि एक कंप्यूटर नियंत्रित 3 अक्ष अनुवाद चरण में, एक स्याही जलाशय और नोजल, और दृश्य के लिए 10x दूरबीन लेंस के होते हैं. Inkjet मुद्रण के विपरीत, एक छोटी बूंद आधारित प्रक्रिया, प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा में या बाहर के विमान या तो स्याही filaments के बाहर निकालना शामिल है. मुद्रित filaments आमतौर पर नोक के आकार के अनुरूप. Hencई, microscale की विशेषताएं (<1 सुक्ष्ममापी) और नमूनों किया जा सकता है बड़ा arrays और बहुआयामी आर्किटेक्चर में इकट्ठे.

इस पत्र में, हम पहली बार प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा के माध्यम से planar और 3 डी मुद्रण के लिए एक उच्च केंद्रित चांदी nanoparticle स्याही synthesize. अगला, बहुआयामी रूपांकनों में मुद्रण microelectrodes के लिए एक मानक प्रोटोकॉल का प्रदर्शन है. अंत में, विद्युत छोटे एंटेना, सौर कोशिकाओं और प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लिए मुद्रित microelectrodes के आवेदन पर प्रकाश डाला हैं.

Protocol

1. परिचय

  1. इस कागज 1D, 2d और 3 डी मुद्रण प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा के माध्यम से प्रवाहकीय microelectrodes के दर्शाता है.
  2. प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा ठीक nozzles के माध्यम से ध्यान केंद्रित स्याही के बयान से 1D करने के लिए 3 डी मुद्रित संरचनाओं के निर्माण की एक विधि है.
  3. हमारी प्रणाली एक कंप्यूटर नियंत्रित 3-अक्ष अनुवाद चरण में, एक स्याही जलाशय और नोजल, और इमेजिंग के लिए 10x दूरबीन लेंस (चित्रा 1) के होते हैं.
  4. प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा फ़िलामैंटरी मुद्रण दृष्टिकोण में जो केंद्रित स्याही बेलनाकार नलिका, जिसका व्यास 0.1 से 250 सुक्ष्ममापी (चित्रा 2) के लिए सीमा के माध्यम से extruded हैं. विशेष रूप से, viscoelastic स्याही विशेषताओं के कारण, प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा स्वावलंबी फैले विशेषताएं (चित्रा 3) के लिए सक्षम बनाता है. तिथि करने के लिए किया गया है, स्याही की एक विस्तृत श्रृंखला 6,7 चीनी मिट्टी से बना, जैविक 8-10, 11-15 धातु, 16,17 polymeric, और प - जेल 18,19 सामग्री सहित,इस मुद्रण दृष्टिकोण (चित्रा 4) के लिए विकसित किया है.

2. अत्यधिक ध्यान केंद्रित चांदी nanoparticle स्याही की तैयारी

  1. चांदी nanoparticle स्याही पहली बार 50 ग्राम पानी और 40 ग्राम diethanolamine (2.1 वीडियो) के एक मिश्रण में 5000 का एक मिश्रण और 50,000 पाली (ऐक्रेलिक एसिड) की आणविक भार भंग द्वारा तैयार कर रहे हैं.
  2. बहुलक एक कैपिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है चांदी नैनोकणों के आकार को नियंत्रित करने के लिए.
  3. अगला, चांदी नाइट्रेट का एक जलीय समाधान बहुलक समाधान में अंतःक्षिप्त है. इसके अलावा के बाद, एक हल्के पीले रंग पारदर्शी समाधान (2.2 वीडियो) प्राप्त की है.
  4. कमरे के तापमान पर 24 घंटे के लिए सरगर्मी के बाद, एक लाल भूरे रंग (2.3 वीडियो), कि 5 एनएम व्यास की चांदी नैनोकणों, के रूप में संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा निर्धारित के गठन के साथ मेल खाता समाधान विकसित करता है.
  5. अगला, इस समस्या का समाधान ° 65 में आगे कण वृद्धि (2.4 वीडियो) के लिए 2 घंटे के लिए एक पानी के स्नान में सी sonicated है.
  6. Afteआर sonication, समाधान एक 500 मिलीलीटर बीकर स्थानांतरित कर रहा है और कमरे के तापमान पर ठंडा. फिर, इथेनॉल के 300 मिलीलीटर 30 मिलीग्राम / मिनट की दर पर titrated है. के बाद से इथेनॉल पाली (ऐक्रेलिक एसिड) के लिए एक गरीब विलायक एजेंट कैपिंग है, कण तेजी से जमना और समाधान (2.5 वीडियो) से वेग.
  7. सतह पर तैरनेवाला decanting के बाद, वेग एक अपकेंद्रित्र ट्यूब में एकत्र किया जाता है और 20 मिनट के लिए 9000 rpm (2.6 वीडियो) पर centrifuged.
  8. इस कदम के बाद, एक ~ 85% wt की लोडिंग ठोस के साथ एक उच्च केंद्रित चांदी nanoparticle स्याही (2.7 वीडियो) प्राप्त की है.
  9. स्याही चिपचिपापन और लोचदार मापांक पर इसके अलावा नियंत्रण के कमजोर पड़ने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, homogenization द्वारा पीछा किया. एक उदाहरण के लिए, ethylene glycol जैसे एक humectant समाधान है, स्याही के लिए जोड़ा जा सकता है और फिर 3 Thinky homogenization मिक्सर का उपयोग मिनट के लिए 2000 rpm पर homogenized. इस प्रक्रिया के बाद, एक नीले मैजंटा रंग की एक समान स्याही (2.8 वीडियो) प्राप्त की है.
  10. मंदिर छवि से पता चलता हैचांदी इस संश्लेषण प्रक्रिया (चित्रा 5_left) के द्वारा प्राप्त नैनोकणों. कणों 50-50 एनएम के आकार के वितरण के साथ 20 एनएम का मतलब व्यास है. मुद्रित संरचनाओं उनके चालकता को बढ़ाने के बाद annealing की आवश्यकता है. कम से कम 30 मिनट के लिए 250 ° सी में annealing के बाद, चांदी नैनोकणों एक विद्युत प्रतिरोधकता 10 -5 Ω • सेमी (चित्रा 5_bottom सही) के लिए आ के साथ प्रवाहकीय microelectrodes के रूप में. annealing तापमान के एक समारोह के रूप में मुद्रित चांदी microelectrodes के microstructural विकास चित्रा 5_top सही में दिखाया गया है. के रूप में तापमान 150 ° से 550 तक बढ़ जाती है डिग्री सेल्सियस, microelectrodes ~ 30% की कुल बड़ा संकोचन साथ densification गुजरना 11.
  11. स्याही rheology, जो दृढ़ता से अपने ठोस लोड हो रहा है पर निर्भर करता है printability निर्धारित करता है. बढ़ती ठोस लोड हो रहा है के साथ स्याही चिपचिपापन बढ़ जाती है (चित्रा 6). क्योंकि एक महत्वपूर्ण पार्श्व प्रसार, concentr में कम चिपचिपापन परिणाम के साथ पतला स्याहीएक ठोस लोडिंग के साथ पैदा स्याही से 70 से 85% wt लेकर planar और फैले स्याही filaments के मुद्रण के लिए आवश्यक हैं.
  12. बढ़ती ठोस लोड हो रहा है के साथ स्याही लोचदार मापांक बढ़ जाती है (चित्रा 7). रैखिक viscoelastic क्षेत्र में, लोचदार मापांक के रूप में लगभग तीन परिमाण के आदेश उगता ठोस बढ़ जाती है 60 से 75% wt लोड हो रहा है. 2000 पा की एक न्यूनतम लोचदार मापांक स्वावलंबी या फैले सुविधाओं का निर्माण करने के लिए आवश्यक है.

3. सीधी - लिखने विधानसभा

  1. प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा के बाहर पहली बार एक सिरिंज प्रति बैरल में स्याही लोड हो रहा है के द्वारा किया जाता है. एक बयान नोक संलग्न करने के बाद, स्याही भरी हुई सिरिंज बैरल मुद्रण 3 - अक्ष चरण (3.1 वीडियो) पर मुहिम शुरू की है.
  2. एक कंप्यूटर प्रोग्राम, रेखीय, planar, और जटिल तीन आयामी संरचना को आसानी से हो सकता है (3.2 वीडियो) उत्पन्न कर सकते हैं सहित मनमाने ढंग से डिजाइन, का उपयोग करना.
  3. अगला, नोजल ऊंचाई एक 10x ज़ूम (3.3 वीडियो) के साथ दूरबीन लेंस की सहायता के साथ निकाला जाता है. एक हवा संचालित तरल पदार्थ वितरण प्रणाली का उपयोग करते हुए दबाव लागू करने के बाद, स्याही सब्सट्रेट एक नियंत्रित मुद्रण गति (3.4 वीडियो) के साथ जमा है. आवश्यक दबाव स्याही rheology, नोजल व्यास, और मुद्रण की गति पर निर्भर करता है है, लेकिन ठेठ मूल्यों 20-500 सुक्ष्ममापी / एस से 10-100 साई रेंज इस मुद्रण हवा में कमरे के तापमान पर किया जाता है. यह मुद्रण प्रक्रिया का उपयोग करना, अलग लेआउट और आकार तराजू में चांदी microelectrodes के मुद्रण का प्रदर्शन है.
  4. एक उदाहरण के लिए, 100 सुक्ष्ममापी के एक केंद्र के लिए केंद्र पंक्ति रिक्ति के साथ प्रवाहकीय चांदी ग्रिड, एक सिलिकॉन वफ़र सब्सट्रेट पर एक 5-सुक्ष्ममापी नोजल द्वारा नमूनों की छपाई (3.5 वीडियो) प्रदर्शन किया है.
  5. इसके अलावा, इस वीडियो को दिखाता है कि कैसे एक 30 सुक्ष्ममापी नोक का उपयोग कर एक मुद्रण परत दर परत विधि (3.6 वीडियो) द्वारा एक उच्च पहलू अनुपात बेलनाकार संरचना बनाने के लिए.
  6. इसके अलावा, दो ग्लास substrates के बीच चांदी microelectrodes के सर्वदिशात्मक मुद्रण 1 मिमी ऊंचाई di द्वारा ऑफसेटfference 30 सुक्ष्ममापी नोजल (3.7 वीडियो) का उपयोग करने के लिए प्रदर्शन किया है.
  7. पूरी तरह से मुक्त खड़े, खड़ी मुद्रित चांदी microspikes सी वफ़र सब्सट्रेट (3.8 वीडियो) पर एक 30-सुक्ष्ममापी नोक द्वारा बनाया जा सकता है.
  8. अंत में, इस वीडियो फैले चांदी microelectrode 10-सुक्ष्ममापी नोजल (3.9 वीडियो) का उपयोग कर के प्रत्यक्ष लेखन से पता चलता है. मुद्रित सुविधा दूरी अवधि न्यूनतम drooping या buckling के साथ कर सकते हैं एक सेंटीमीटर.

4. प्रतिनिधि परिणाम:

हम एक उच्च केंद्रित चांदी nanoparticle स्याही तैयार और प्रदर्शन मुद्रण संकल्प 2 ~ के साथ इलेक्ट्रॉनिक और optoelectronic अनुप्रयोगों के लिए planar और 3 डी रूपांकनों में प्रवाहकीय सुविधाओं मुद्रित - 30 सुक्ष्ममापी. एक उदाहरण के लिए, 8 इस तकनीक की छपाई संकल्प प्रदर्शन चित्रा. ~ 2 सुक्ष्ममापी (1.4 सुक्ष्ममापी मोटी) के न्यूनतम इलेक्ट्रोड चौड़ाई के साथ मुद्रित सुविधाओं को एक एकल पास में एक 1-सुक्ष्ममापी 11 नोजल का उपयोग प्राप्त कर रहे हैं.

9 शो चित्रापारदर्शी प्रवाहकीय चांदी ग्रिड, एक लचीला पर एक 5 सुक्ष्ममापी नोजल द्वारा नमूनों 12 फिल्म polyimide. मुद्रित ग्रिड के नीचे ग्रंथों में स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं. ये पारदर्शी चांदी ग्रिड पारदर्शी आयोजन ऑक्साइड (TCO) सामग्री के लिए आकर्षक विकल्प हो सकता है.

इस विधि द्वारा एक गैर planar substrates पर conformal मुद्रण भी सक्षम है. 10 चित्रा एक 3D विद्युत छोटे ऐन्टेना के conformal मुद्रण को दर्शाता है. एक 100 सुक्ष्ममापी धातु नोक 13 गोलार्द्ध एक गिलास की सतह पर meander लाइन पैटर्न मुद्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है. यह दृष्टिकोण implantable और पहनने योग्य एंटेना, इलेक्ट्रॉनिक्स, और सेंसरों सहित कई अनुप्रयोगों मिल सकता है.

तीन आयामी photovoltaics और प्रकाश उत्सर्जक डायोड में फैले चांदी microelectrodes के आवेदन (14/11 चित्रा) प्रदर्शन कर रहे हैं.

सबसे पहले, 11 चित्रा सिलिकॉन गोलाकार खोल के एक उदाहरण है. एक 2-सुक्ष्ममापी टी के साथ इस कमजोर फिल्मhickness तार सर्वदिशात्मक मुद्रण 14 के द्वारा एक बाहरी सर्किट के लिए बंधुआ किया जा सकता है . यह विधि कम से कम संपर्क दबाव है, जो अत्यधिक नाजुक उपकरणों के लिए लाभप्रद है का उपयोग करता है.

अगला, 12 चित्रा एक सिलिकॉन सौर सूक्ष्म सरणी जिसमें सिलिकॉन microribbon तत्व 33-सुक्ष्ममापी 15 अंतर से अलग हो रहे हैं के लिए आपस में फैले मुद्रण के एक उदाहरण को दर्शाता है .

अगला, चित्रा 13 से पता चलता है चांदी 4 द्वारा 4 पिक्सल, जहां प्रत्येक पिक्सेल (500 x 500 x 2.5 3 सुक्ष्ममापी) 200 सुक्ष्ममापी 11 अलग स्थान है. गैलियम आर्सेनाइड आधारित एलईडी सरणी के साथ interconnects के लिए नीचे छवि एलईडी सरणी दिखाता है, एक एकल पिक्सेल से 6 वी के एक आवेदन पूर्वाग्रह के तहत एक समान लाल प्रकाश उत्सर्जक है. फैले इलेक्ट्रोड को मुद्रित करने की क्षमता का समर्थन या बलि परतों का उपयोग (शीर्ष छवियों) के बिना बहुपरत एक दूसरे का संबंध के लिए सक्षम बनाता है.

के रूप में एक अंतिम, जटिल 3D mic के लिए छवियों SEM 14 से पता चलता है चित्रा प्रदर्शनroperiodic चांदी जाली 5μm नोजल द्वारा मुद्रित.

चित्रा 1
चित्रा 1 प्रत्यक्ष स्याही लेखन तंत्र की ऑप्टिकल छवि.

चित्रा 2
चित्रा 2 एक फ़िलामैंटरी सुविधा के प्रत्यक्ष स्याही लेखन.

चित्रा 3
चित्रा 3 समर्थन आत्म फैले सुविधाओं का प्रत्यक्ष स्याही लेखन.

चित्रा 4
चित्रा 4 इंक प्रत्यक्ष स्याही लेखन के लिए डिजाइन. केंद्रित viscoelastic स्याही की एक विस्तृत श्रृंखला microscale सुविधाओं के साथ planar और जटिल 3D संरचनाओं के सीधे लिखने के लिए विकसित किया गया है.

चित्रा 5
चित्रा 5 (बाएं) चांदी नैनोकणों के पारेषण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि (मंदिर). (शीर्ष सही) चांदी microelectrodes annealing तापमान के एक समारोह के रूप में एक 15 सुक्ष्ममापी नोजल के साथ नमूनों की छवियों SEM. (नीचे दाएँ) annealing तापमान और समय के एक समारोह के रूप में चांदी microelectrodes की विद्युत प्रतिरोधकता.

चित्रा 6
चित्रा 6 ठोस लोड हो रहा है की एक समारोह के रूप में चांदी nanoparticle स्याही की स्पष्ट चिपचिपापन ).

7 चित्रा
7 चित्रा कतरें लोचदार मापांक (जी) के ठोस लोडिंग की अलग चांदी nanoparticle स्याही के लिए कतरनी तनाव का एक समारोह के रूप में.

8 चित्रा
8 चित्रा चांदी नमूनों microelectrodes के तलीय arrays के SEM छवियों1-सुक्ष्ममापी नोजल के साथ एक सी वफ़र पर.

9 चित्रा
9 चित्रा पारदर्शी प्रवाहकीय चांदी (बाएं) ग्रिड और ग्रिड लाइन पिच (दाएं) के एक समारोह के रूप में मुद्रित की SEM छवियों के ऑप्टिकल छवि.

10 चित्रा
10 चित्रा ऑप्टिकल छवि एक अर्धगोल ग्लास सब्सट्रेट पर विद्युत छोटे एंटेना के conformal मुद्रण के दौरान कब्जा कर लिया .

11 चित्र
11 चित्रा ऑप्टिकल छवि एक पतली (2 सुक्ष्ममापी) सिलिकॉन गोलाकार खोल पर फैले चांदी microelectrodes की छपाई के दौरान प्राप्त .

12 चित्रा
12 चित्रा फैले चांदी microelectrode के SEM छवि एक सिलिकॉन इतना पर मुद्रितLar के सूक्ष्म सरणी.

13 चित्रा
13 चित्रा. SEM (ऊपर) छवियों और एक 4 द्वारा-4 एलईडी चिप चांदी microelectrodes द्वारा परस्पर सरणी के ऑप्टिकल छवि (नीचे).

14 चित्रा
14 चित्रा 3D microperiodic चांदी जाली के SEM छवि.

Discussion

पारंपरिक छोटी बूंद आधारित मुद्रण दृष्टिकोण, जैसे inkjet मुद्रण, पतला प्रकृति और प्रयुक्त स्याही के कम चिपचिपापन कारण कम पहलू अनुपात के साथ planar इलेक्ट्रोड का निर्माण करने के लिए सीमित कर रहे हैं. हाल ही में डुबकी कलम () DPN nanolithography 20-22 और ई - जेट मुद्रण 23-25 ​​पैटर्न प्रवाहकीय सुविधाओं के लिए इस्तेमाल किया गया है. इन मार्गों को भी पतला, कम दलदलापन स्याही रोजगार. Pearton और सह कार्यकर्ता DPN का इस्तेमाल 1600 तक लगभग 0.5 22 सुक्ष्ममापी सुक्ष्ममापी -1 और लाइन चौड़ाई के लिखने गति पर एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध चांदी nanoparticle स्याही जमा . हालांकि, बड़े क्षेत्रों पर प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य पैटर्न के निर्माण अभी बाकी है इस दृष्टिकोण के द्वारा प्रदर्शन किया. चांदी nanoparticle स्याही भी ई - जेट मुद्रण द्वारा जमा किया गया है ~ 1.5 25 सुक्ष्ममापी की लाइन चौड़ाई के साथ प्रवाहकीय निशान के रूप में. हालांकि, के रूप में inkjet मुद्रण के साथ, inhomogeneous मुद्रित सुविधाओं उपग्रह बूंद गठन और गैर वर्दी ड्रॉप घ के कारण पैदा हो सकता है24,25 rying.

के रूप में प्रदर्शन ऊपर केंद्रित चांदी nanoparticle स्याही के प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा फ़िलामैंटरी एक मुद्रण आधारित दृष्टिकोण के माध्यम से इन सीमाओं पर काबू. इस तकनीक को एक एकल गुजरता 1D, 2d और 3 डी आर्किटेक्चर के निर्माण की अनुमति में एक उच्च पहलू अनुपात (/ ज w ≈ 1.0) के साथ प्रवाहकीय microelectrodes के निर्माण में सक्षम बनाता है. मुद्रित सुविधाओं का आकार नोक व्यास, स्याही ठोस लोड हो रहा है, दबाव लागू, और मुद्रण की गति पर निर्भर करता है है. तिथि करने के लिए, प्रवाहकीय निशान के रूप में छोटे रूप ~ 2 सुक्ष्ममापी मामूली गति (<2 मिमी -1 एस) पर 1 सुक्ष्ममापी नोक का उपयोग किया गया नमूनों है. सिलाई करके स्याही संरचना और नोजल ज्यामिति, 10 एस सेमी -1 से अधिक में अधिकतम मुद्रण गति संभव हो रहे हैं. हालांकि, ठीक नलिका (<5 सुक्ष्ममापी) का उपयोग उच्च गति मुद्रण एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है.

प्रत्यक्ष लिखना विधानसभा के आवेदन प्रदर्शित करने के लिए, हम प्रवाहकीय ग्रिड, एल गढ़ेectrically से छोटे एंटेना, सौर कोशिकाओं, और planar और फैले मुद्रित इलेक्ट्रोड (14/08 चित्रा) के साथ प्रकाश उत्सर्जक डायोड. विशेष रूप से, हमारे दृष्टिकोण धातु संरचनाओं के निर्माण के लिए सीमित नहीं है. रेशम फ़ाइब्राइन, hydrogel और भगोड़ा जैविक स्याही के आधार पर उन जैसे अन्य स्याही डिजाइन, का उपयोग करना, हम ऊतक इंजीनियरिंग और प्रत्यक्ष लिखने के 26-30 विधानसभा के माध्यम से सेल संस्कृति के लिए 3 डी scaffolds और microvascular नेटवर्क का निर्माण किया है.

भविष्य की ओर देख रहे हैं, वहाँ कई अवसरों और चुनौतियों का सामना कर रहे हैं. इसके अलावा अग्रिम में नए स्याही डिजाइन, स्याही प्रवाह की गतिशीलता के बेहतर मॉडलिंग, और बढ़ाया रोबोट और नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता है. उच्च throughput और nanoscale संकल्प के साथ 3 डी संरचनाओं के लिए 1D के निर्माण के बड़े क्षेत्र (<100 एनएम) एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है.

Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

इस सामग्री को अमेरिकी ऊर्जा विभाग, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग प्रभाग (पुरस्कार सं DEFG-02-07ER46471) और लाइट सामग्री पर डो ऊर्जा अनुसंधान केंद्र ऊर्जा रूपांतरण में सहभागिता (द्वारा समर्थित काम पर आधारित है पुरस्कार सं डे - SC0001293 ), और फ्रेडरिक Seitz सामग्री अनुसंधान प्रयोगशाला (FSMRL) के भीतर सामग्री के Microanalysis के लिए केंद्र तक पहुँच से लाभान्वित.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Poly(acrylic acid) Polysciences, Inc. 06519 m.w. 5,000 g/mol
Poly(acrylic acid) Polysciences, Inc. 00627 m.w. 50,000 g/mol
Silver nitrate Sigma-Aldrich 209139 Silver source
Diethanolamine Sigma-Aldrich D8885 Solvent/Reducing agent
Ethylene glycol Sigma-Aldrich 102466 Humectant
Sonicater Fisher Scientific FS30H -
Centrifuge Beckman Coulter Inc. AvantiTM J-25 I -
Robotic stage Aerotech Inc. ABL 900010 3-axis motion
Syringe barrel EFD Inc. 5109LBP-B 3 ml
Nozzle EFD Inc. - i.d. = 0.1 - 250 μm
Dispenser EFD Inc. 800 Air-powered
Design software Custom Made - Mingjie Xu

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References

  1. Chrisey, D. B. The power of direct writing. Science. 289, 879-881 (2000).
  2. Sirringhaus, H. High-resolution inkjet printing of all-polymer transistor circuits. Science. 290, 2123-2126 (2000).
  3. Kim, R. -W. Waterproof AllnGaP optoelectronics on stretchable substrates with applications in biomedicine and robotics. Nat. Mater. 9, 929-937 (2010).
  4. Lewis, J. A., Gratson, G. M. Direct writing in three dimensions. Mater. Today. 7, 32-39 (2004).
  5. Lewis, J. A. Direct ink writing of 3D functional materials. Adv. Funct. Mater. 16, 2193-2204 (2006).
  6. Lewis, J. A., Smay, J. E., Stuecker, J., Cesarano, J. Direct ink writing of three-dimensional ceramic structures. J. Am. Ceram. Soc. 89, 3599-3609 (2006).
  7. Smay, J. E., Gratson, G. M., Shepherd, R. F., Sesarano, J., Lewis, J. A. Directed colloidal assembly of 3D periodic structures. Adv. Mater. 14, 1279-1283 (2002).
  8. Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly. Nat. Mater. 2, 265-271 (2003).
  9. Hansen, C. J., Wu, W., Toohey, K. S., Sottos, N. R., White, S. R., Lewis, J. A. Self-healing materials with interpenetrating microvascular networks. Adv. Mater. 21, 4143-4147 (2009).
  10. Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, J. A. Fugitive ink for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks. Adv. Mater. 17, 395-399 (2005).
  11. Ahn, B. Y. Omnidirectional printing of flexible, stretchable, and spanning silver microelectrodes. Science. 323, 1590-1593 (2009).
  12. Ahn, B. Y., Lorang, D. J., Lewis, J. A. Transparent conductive grids via direct writing of silver nanoparticle inks. Nanoscale. 3, 2700-2702 (2011).
  13. Adams, J. J. Conformal printing of electrically small antennas on three-dimensional surfaces. Adv. Mater. 23, 1335-1340 (2011).
  14. Guo, X. Two- and three-dimensional folding of thin film single-crystalline silicon for photovoltaic power applications. PNAS. 106, 20149-20154 (2009).
  15. Yoon, J. Ultrathin silicon solar microcells for semitransparent, mechanically flexible and microconcentrator module designs. Nat. Mater. 7, 907-915 (2008).
  16. Gratson, G. M., Xu, M., Lewis, J. A. Direct writing of three-dimensional webs. Nature. 428, 386-386 (2004).
  17. Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, M. A. E., Therriault, D. Ultraviolet-assisted direct-write fabrication of carbon nanotube/polymer nanocomposite microcoils. Adv. Mater. 22, 592-596 (2010).
  18. Ahn, B. Y., Lorang, D. J., Duoss, E. B., Lewis, J. A. Direct-write assembly of microperiodic planar and spanning ITO microelectrodes. Chem. Commun. 46, 7118-7120 (2010).
  19. Duoss, E. B., Twardowski, M., Lewis, J. A. Sol-gel inks for direct-write assembly of functional oxides. Adv. Mater. 19, 3485-3489 (2007).
  20. Salaita, K., Wang, Y. H., Mirkin, C. A. Application of dip-pen nanotechnology. Nat. Nanotech. 2, 145-155 (2007).
  21. Zhang, H., Lee, K. -B., Li, Z., Mirkin, C. A. Biofunctionalized nanoarrays of inorganic structures prepared by dip-pen nanolithography. Nanotechnology. 14, 1113-1117 (2003).
  22. Hung, S. -C. Dip-pen nanolithography of conductive silver traces. J. Phys. Chem. C. 114, 9672-9677 (2010).
  23. Park, J. -U. High-resolution electrohydrodynamic jet printing. Nat. Mater. 6, 782-789 (2007).
  24. Schirmer, N. C. On ejecting colloids against capillarity from sub-micrometer openings: On-demand dielectrophoretic nanoprinting. Adv. Mater. 22, 4701-4705 (2010).
  25. Park, J. -U. electrofield liquid jets for high-resolution printing of charge. Nano. Lett. 10, 584-591 (2010).
  26. Ghosh, S. Direct-write assembly of micro-periodic silk fibroin scaffolds for tissue engineering applications. Adv. Funct. Mater. 18, 1883-1889 (2008).
  27. Barry, R. A. Direct-write assembly of 3D hydrogel scaffolds for guided cell growth. Adv. Mater. 21, 2407-2410 (2009).
  28. Shepherd, J. N. H. 3D microperiodic hydrogel scaffolds for robust neuronal cultures. Adv. Mater. 21, 47-54 (2011).
  29. Wu, W. Direct-write assembly of biomimetic microvascular networks for efficient fluid transport. Soft. Matter. 6, 739-742 (2010).
  30. Wu, W., DeConinck, A., Lewis, J. A. Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks. Adv. Mater. 23, H178-H183 (2011).
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Ahn, B. Y., Walker, S. B., Slimmer, S. C., Russo, A., Gupta, A., Kranz, S., Duoss, E. B., Malkowski, T. F., Lewis, J. A. Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks. J. Vis. Exp. (58), e3189, doi:10.3791/3189 (2011).More

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