Çip Tabanlı Süper Kapasitörlerin Üretimi için Mürekkep Püskürtmeli Yazıcının Ayrıntılı Kontrolü

Bu protokol, mevcut sabit boyutlu süper kapasitörün üstesinden gelir ve hassas mürekkep püskürtmeli baskı yoluyla serbest biçimli bir süper kapasitör üretmek için bir yöntem sağlar. Bu protokol ile insan ve malzeme kaynaklarının verimliliği güvence altına alınabilir. Ayrıca, kullanıcılara mürekkep püskürtmeli yazıcılar için yazılım kontrol yöntemi sağlamak, daha hassas süper kapasitörlerin üretilmesine yardımcı olabilir.

Bu teknoloji, mürekkep püskürtmeli yazıcıları işlemek için bir yol sağlar, bu nedenle, bu protokol yalnızca süper kapasitörler üretmek için değil, aynı zamanda diğer cihazları üretmek için de kullanılabilir. Elektrokimyasal çift katmanlı kapasitörlerin veya EDLC'lerin modelini tasarlamadan önce, CAD programını çalıştırarak başlayın. Program penceresinin üstündeki Dosya düğmesine gidin ve yeni bir proje dosyası oluşturmak için Yeni ve Proje düğmelerine tıklayın.

Pano dosyasını oluşturmak için, sırasıyla Dosya, Yeni ve Pano düğmelerine tıklayın. Oluşturulan pano dosyası penceresinin sol üst köşesinde, ızgara Boyut, Çoklu ve Alt değerlerini ayarlamak için ağ şeklindeki ızgara düğmesine tıklayın. Mürekkep püskürtmeli yazıcının PCB CAD desenini okuyabilmesi için Boyut ve Alt değerlerini milimetreden inçe değiştirin İnce ince ayarlamalar yapmak için En İyi'ye basın.

Parametreler ayarlandıktan sonra, geçerli toplayıcının ve EDLC hattının desenini interdigitated bir biçimde tasarlayın. Jel polimer elektrolit veya GPE, desen ve akım toplayıcı pedlerini dikdörtgen bir biçimde tasarlayın. İletken çizgi, EDLC ve GPE gibi üç tür son desen için, sırayla Görünüm ve Katman ayarları'na tıklayarak üç katmanı ayarlayın.

Görünür katmanlar penceresinin sol alt köşesindeki Yeni katman düğmesine basarak yeni katmanlar oluşturun. Yeni katman'ın yeni penceresinde, yeni katman için Ad ve Renk'i ayarlayın. Katmanları görsel olarak ayırt etmek için, üç katmanın adlarını geçerli toplayıcı, EDLC ve GPE olarak ayarlayın ve Renk'in sağındaki kutuya tıklayarak ilgili renkleri değiştirin.

Ekranın sol alt köşesindeki Çizgi'ye basın. Çizginin kalınlığını değiştirmek için, inç ölçeğinde üst merkezde bulunan genişlik değerini girin. Ardından, ana alana tıklayın ve bir çizgi çizmek için sürükleyin.

Bir çizginin uzunluğunu düzenlemek için, çizgiye sağ tıklayın ve alttaki özelliklere tıklayın. Başlangıç ve Bitiş alanlarına, başlangıç ve bitiş noktalarının X ve Y değerlerini girin. Desenin referans noktası için sol üst köşeyi 0, 0 olarak ayarlayın.

Desenin geri kalanını daha önce paylaşılan bilgilere göre çizin. Çizilen deseni istediğiniz katmana ayarlamak için, desene sağ tıklayın ve Özellikler'e tıklayın. Ardından, Katman'a tıklayın ve istediğiniz katmanı seçin.

GPE'de geçerli toplayıcı pedinin dikdörtgen desenlerini, ana pencerenin sol alt köşesindeki RECT tuşuna basarak çizin. Önceden çizilmiş desenin bulunduğu ekranda tıklayın ve sürükleyin. Ardından, dikdörtgen yüzeye sağ tıklayın ve alttaki Özellikler'e tıklayın.

Kimden ve Kime alanlarına sırasıyla dikdörtgenin sol üst ve sağ alt X, Y değerlerini girin. Dikdörtgeni daha önce de belirtildiği gibi istediğiniz katmana ayarlayın. Tasarlanan desenin CAD dosyasını Gerber dosya formatına dönüştürmeden önce, dosyaya tıklayarak tablo dosyasını brd formatında kaydedin ve Kaydet.

Dosyayı kaydettikten sonra, pencerenin üst kısmındaki Dosya sekmesine tıklayın ve CAM İşlemcisi'ne tıklayın. İstediğiniz katmanın Gerber dosyasını oluşturmak için, eksi işaretine basarak üst bakır ve alt bakır gibi alt listeleri silerek çıktı dosyalarının Gerber sekmesi altındaki öğeleri değiştirin. Gerber çıktısı oluşturmak için artı tuşuna basın ve Yeni Gerber çıkışına tıklayın.

Ekranın sağ tarafında, sağdaki dişliye basarak Ad ve İşlev'deki katman adını Bakır olarak ayarlayın. Ardından, Katman türünü Üst olarak ayarlayın ve geçerli toplayıcının, EDLC'nin ve GPE'nin Gerber katman numarasını sırayla L1, L2 ve L3 olarak ayarlayın. Gerber dosyasının altındaki Katmanlar penceresinde, istediğiniz her katmanı seçmek için sol alttaki Katmanları Düzenle'ye tıklayın.

Oluşturulacak çıktı dosyasının adını ayarlamak için, pencerenin altındaki Çıktı'nın Gerber dosya adını önek/ad.gbr olarak ayarlayın. Son olarak, ayarları kaydetmek için pencerenin sol üst köşesindeki İşi Kaydet'e tıklayın. Bir Gerber dosyası oluşturmak için sağ alttaki İşlem İşi'ne tıklayın.

Mürekkep püskürtmeli yazıcı yazılım parametrelerini ayarlamak için yazıcı programını çalıştırın, ardından Yazdır düğmesine tıklayın, Basit'i ve Esnek İletken Mürekkep'i seçin. Dosya Seç düğmesini tıklatarak tasarlanan desenin Gerber dosyasını yükleyin. İletken hattın Gerber dosyasını seçin ve açın.

Sarı kutuda belirtildiği gibi İleri düğmesine tıklayın. Daha sonra PCB kartını sabitleyin ve probu monte edin. İşiniz bittiğinde, Anahat düğmesine tıklayarak PCB yazıcının sıfır noktasını prob üzerinden ayarlayın.

Anahat düğmesini sürükleyip tıklatarak desen görüntüsünü ekranda taşıyın. Probun istenen yoldan geçip geçmediğini kontrol edin. Ardından, Sonraki sekmesine basın.

Substratın düz olup olmadığını kontrol etmek üzere substratın yüksekliğini ölçmek için proba tıklayın. Yükseklik ölçümü tamamlandığında, probu çıkarın ve mürekkep kartuşunu mürekkep dağıtıcısına takın ve dağıtıcıyı hazırlamak için 230 mikrometrelik bir iç çapın nozulunu bağlayın. İletken hat, EDLC ve GPE için mürekkep dağıtıcılarını monte ettikten sonra, her mürekkebin parametrelerini ayarlarken Kalibre Et düğmesine basarak bir örnek desen yazdırın.

Baskı sonucunu görsel olarak kontrol edin ve her mürekkep için parametre değerlerini kaydedin. İletken hattın tasarlanan desenini yazdırmak için Başlat düğmesine basmadan önce etanol ile nemlendirilmiş bir temizleme mendili ile numune baskı desenini silin. Baskıdan sonra, tahtayı çevirin ve iletken çizgiyi 30 dakika boyunca 180 santigrat derecede kürleyin, ardından substratın ve iletken çizginin toplam ağırlığını ölçün.

Yazıcı programının Başlat ekranında, Hizalanmış seçeneğini belirleyin, EDLC satır desen dosyasını yükleyin ve İleri'ye tıklayın. EDLC hattının ve iletken çizginin desen konumlarını hizalamak için iletken hattın konumunun iki hizalama noktasından algılandığından emin olun. Ardından, rastgele bir noktaya gidin ve konumun doğru olup olmadığını denetleyin.

Prob düğmesine tıklayarak dağıtıcı nozulunun iletken hattın üzerindeki yüksekliğini kontrol etmek için iletken hattın toplam yüksekliğini ölçün. EDLC mürekkeplerinin yazılım parametre değerlerini değiştirin. İşiniz bittiğinde, yazılım parametre değerlerinin uygun olup olmadığını kontrol etmek için örnek bir desen yazdırın.

Daha sonra, Başlat düğmesine basarak EDLC satırını yazdırmak için etanol ile nemlendirilmiş bir temizleme mendili ile numune yazdırma desenini silin. Mürekkep püskürtmeli baskılı süper kapasitör cihazı için elektrokimyasal ölçümleri gerçekleştirin. Ch'ye Uygula'ya tıklayın ve sonucu elde etmek için döngüsel voltametri testinin sıra dosyasını çalıştırın.

Ch'ye Uygula'ya tıklayın ve sonucu elde etmek için galvanostatik yük/deşarj testinin sıra dosyasını çalıştırın. Ch'ye Uygula'ya tıklayın ve sonucu almak için elektrokimyasal empedans spektroskopisi testinin sıra dosyasını çalıştırın. İletken mürekkep ve EDLC mürekkebinin yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile analiz edildi.

İletken mürekkep, sürekli iletken yollar oluşturmak için iyi ortalanmıştı. Mürekkebin tüm bileşenleri iyi dağılmıştı ve baskı sırasında tıkanmaya neden olabilecek görünür unsurlar yoktu. EDLC mürekkebinin reolojik özellikleri rapor edildi ve mürekkebin viskozitesinin kesme süresi ile arttığı, strese bağlı herhangi bir yapısal uzatma, germe veya yeniden düzenleme olmadan bir kesme kalınlaşma davranışını gösterdiği gözlendi.

Çalışmada baskılı bir süper kapasitör başarıyla elde edilmiştir. Baskı kalitesi iyi kabul edilir. Basılı desenin daha az kusuru varsa veya hiç kusuru yoksa, minimum yüzey pürüzlülüğü ve düzgün kalınlık ile.

Dakikada en az 100 milimetre ilerleme hızına sahip baskı sonuçları, gözle görülür bir kopukluk olmadan düzgün çizgiler gösterdi. Besleme hızı dakikada maksimum 600 milimetre olduğunda genel baskı süresi azaldı. Dakikada 500 milimetre besleme hızıyla basılan sonuçlarla karşılaştırıldığında, dakikada 600 milimetrede oluşan çizgiler, dağıtıcı hızla hareket ettiği için kesildi veya çatladı.

Dakikada 300 mililitrelik bir ilerleme hızı, uygun bir baskı süresi ve çatlak oluşumunu önlemek için en uygunuydu. Baskı sonuçları, vuruştaki ilgili değişiklikler için kontrol edildi. Tekme çok düşük olduğunda tüm çizgilerin bağlantısı kesildi.

Bununla birlikte, yüksek bir tekmedeki yüksek basınç, nozulun tıkanmasına neden olan bir darboğaz yarattı. Uygun tekme değerinde, çizgi kırılmadı ve nozul tıkanmadı. Yazılım parametre kontrolü ile daha hassas baskı mümkündür, bu da birçok araştırmacının mürekkep püskürtmeli baskıyı çeşitli alanlarda en uygun koşullar altında kullanmasına olanak tanır.