Name: elaborate control of inkjet printer for fabrication of chip-based supercapacitors
Uploaded: 2021-11-30T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors at JoVE.com

Diese Arbeit wurde unterstützt von der Korea Electric Power Corporation (Förderkennzeichen: R21XO01-24), dem von KIAT betriebenen Kompetenzentwicklungsprogramm für Branchenspezialisten des koreanischen MOTIE (Nr. P0012453) und das Chung-Ang University Graduate Research Scholarship 2021.

1. Design des Musters mit PCB-CAD-Programm
<ol><li>Führen Sie das CAD-Programm aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Datei oben im Programmfenster. Um eine neue Projektdatei zu erstellen, klicken Sie auf die Schaltflächen Neu und Projekt .</li>
	<li>Um die Board-Datei zu generieren, klicken Sie in der angegebenen Reihenfolge auf die Schaltflächen Datei, Neu und Board . Legen Sie die Rastergröße, ...

<ol>
	<li>Valentine, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+3D+printing+of+soft+electronics.">Hybrid 3D printing of soft electronics.</a> Advanced Materials. 29 (40), 1703817 (2017).</li><li>Liang, K., Carmone, S., Brambilla, D., Leroux, J. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+a+wearable+personalized+oral+delivery+device:+A+first-in-human+study.">3D printing of a wearable personalized oral delivery device: A first-in-human study.</a> Science Advances. 4 (5), (2018).</li><li>Joshi, S. C., Sheikh, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+in+aerospace+and+its+long-term+sustainability.">3D printing in aerospace and its long-term sustainability.</a> Virtual and Physical Prototyping. 10 (4), 175-185 (2015).</li><li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-based+chemiluminescence+ELISA:+Lab-on-paper+based+on+chitosan+modified+paper+device+and+wax-screen-printing.">Paper-based chemiluminescence ELISA: Lab-on-paper based on chitosan modified paper device and wax-screen-printing.</a> Biosensors and Bioelectronics. 31 (1), 212-218 (2012).</li><li>Vohra, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+and+green+fabrication+of+polymer+electronic+devices+by+push-coating+of+the+polymer+active+layers.">Low-cost and green fabrication of polymer electronic devices by push-coating of the polymer active layers.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (30), 25434-25444 (2017).</li><li>Sch&#252;ffelgen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+area+growth+and+stencil+lithography+for+in+situ+fabricated+quantum+devices.">Selective area growth and stencil lithography for in situ fabricated quantum devices.</a> Nature Nanotechnology. 14 (9), 825-831 (2019).</li><li>Karim, N., Afroj, S., Tan, S., Novoselov, K. S., Yeates, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All+inkjet-printed+graphene-silver+composite+ink+on+textiles+for+highly+conductive+wearable+electronics+applications.">All inkjet-printed graphene-silver composite ink on textiles for highly conductive wearable electronics applications.</a> Scientific Reports. 9 (1), 8035 (2019).</li><li>Singh, M., Haverinen, H. M., Dhagat, P., Jabbour, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing-Process+and+its+applications.">Inkjet printing-Process and its applications.</a> Advanced Materials. 22 (6), 673-685 (2010).</li><li>An, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+multi-recognition+flexible+wearable+sensor+via+graphene+aerogel+printing.">Three-dimensional multi-recognition flexible wearable sensor via graphene aerogel printing.</a> Chemical Communications. 52 (73), 10948-10951 (2016).</li><li>Ko, S. H., Chung, J., Hotz, N., Nam, K. H., Grigoropoulos, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+nanoparticle+direct+inkjet+printing+for+low-temperature+3D+micro+metal+structure+fabrication.">Metal nanoparticle direct inkjet printing for low-temperature 3D micro metal structure fabrication.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (12), 125010 (2010).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+inkjet+printing+of+graphene.">Efficient inkjet printing of graphene.</a> Advanced Materials. 25 (29), 3985-3992 (2013).</li><li>Burke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultracapacitors:+why,+how,+where+is+the+technology.">Ultracapacitors: why, how, where is the technology.</a> Journal of Power Sources. 91 (1), 37-50 (2000).</li><li>Qorbani, M., Khajehdehi, O., Sabbah, A., Naseri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ti-rich+TiO2+tubular+nanolettuces+by+electrochemical+anodization+for+all-solid-state+high-rate+supercapacitor+devices.">Ti-rich TiO2 tubular nanolettuces by electrochemical anodization for all-solid-state high-rate supercapacitor devices.</a> ChemSusChem. 12 (17), 4064-4073 (2019).</li><li>Areir, M., Xu, Y., Harrison, D., Fyson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+highly+flexible+supercapacitor+designed+for+wearable+energy+storage.">3D printing of highly flexible supercapacitor designed for wearable energy storage.</a> Materials Science and Engineering: B. 226, 29-38 (2017).</li><li>Fialkov, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+application+in+chemical+power+sources.">Carbon application in chemical power sources.</a> Russian Journal of Electrochemistry. 36 (4), 345-366 (2000).</li><li>Pandolfo, A. G., Hollenkamp, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+properties+and+their+role+in+supercapacitors.">Carbon properties and their role in supercapacitors.</a> Journal of Power Sources. 157 (1), 11-27 (2006).</li><li>Egorov, V., Gulzar, U., Zhang, Y., Breen, S., O'Dwyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+3D+printing+methods+and+materials+for+electrochemical+energy+storage.">Evolution of 3D printing methods and materials for electrochemical energy storage.</a> Advanced Materials. 32 (29), 2000556 (2020).</li><li>Seol, M. -. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-printed+in-plane+supercapacitors+by+sequential+additive+manufacturing+process.">All-printed in-plane supercapacitors by sequential additive manufacturing process.</a> ACS Applied Energy Materials. 3 (5), 4965-4973 (2020).</li><li>Park, S. H., Kaur, M., Yun, D., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchically+designed+electron+paths+in+3D+printed+energy+storage+devices.">Hierarchically designed electron paths in 3D printed energy storage devices.</a> Langmuir. 34 (37), 10897-10904 (2018).</li><li>Sajedi-Moghaddam, A., Rahmanian, E., Naseri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-printing+technology+for+supercapacitor+application:+Current+state+and+perspectives.">Inkjet-printing technology for supercapacitor application: Current state and perspectives.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 12 (31), 34487-34504 (2020).</li><li>Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printed+(bio)chemical+sensing+devices.">Inkjet printed (bio)chemical sensing devices.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 405 (17), 5785-5805 (2013).</li><li>Kim, J., Kumar, R., Bandodkar, A. J., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+materials+for+printed+wearable+electrochemical+devices:+A+review.">Advanced materials for printed wearable electrochemical devices: A review.</a> Advanced Electronic Materials. 3 (1), 1600260 (2017).</li><li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+for+materials+and+devices.">Inkjet printing for materials and devices.</a> Chemistry of Materials. 13 (10), 3299-3305 (2001).</li><li>Zhou, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+characterization+of+fluid+properties+to+predict+droplet+ejection+for+three-dimensional+inkjet+printing+formulations.">High-throughput characterization of fluid properties to predict droplet ejection for three-dimensional inkjet printing formulations.</a> Additive Manufacturing. 29, 100792 (2019).</li><li>Ebnesajjad, S., Ebnesajjad, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Adhesives and Surface Preparation. , 21-30 (2011).</li></ol>

Die kritischen Schritte in diesem Protokoll sind an der Einrichtung der Softwareparameter beteiligt, um das entworfene Muster durch feine Anpassung der Parameterwerte zu drucken. Kundenspezifisches Drucken kann zur strukturellen Optimierung und zur Erlangung neuer mechanischer Eigenschaften führen19. Das Inkjet-Druckverfahren mit Software-Parametersteuerung kann für anspruchsvolles Drucken in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, indem das für den Druckprozess optimierte Material ausgewähl...

In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere Druckverfahren für verschiedene Anwendungen entwickelt, darunter tragbare Geräte1, Pharmazeutika2 und Luft- und Raumfahrtkomponenten3. Der Druck kann leicht für verschiedene Geräte angepasst werden, indem einfach die zu verwendenden Materialien geändert werden. Darüber hinaus verhindert es die Verschwendung von Rohstoffen. Zur Herstellung elektronischer Geräte wurden verschiedene Druckverfahren wie Siebdruck4, Push-Coating5 und Lithographie6 entwickelt. Im Vergleich zu diesen Drucktechnologien bietet das Inkjet-Druckverfahren mehrere Vorteile, darunter weniger Materialverschwendung, Kompatibilität mit mehreren Substraten7, niedrige Kosten8, Flexibilität9, Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen10 und einfache Massenproduktion11. Die Anwendung des Inkjet-Druckverfahrens wurde jedoch für bestimmte anspruchsvolle Geräte kaum vorgeschlagen. Hier stellen wir ein Protokoll vor, das detaillierte Richtlinien für die Verwendung des Inkjet-Druckverfahrens zum Drucken eines Superkondensatorgeräts festlegt.
Superkondensatoren, einschließlich Pseudokondensatoren und elektrochemische Doppelschichtkondensatoren (EDLCs), entwickeln sich zu Energiespeichern, die herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien ergänzen können12,13. Insbesondere EDLC ist aufgrund seiner niedrigen Kosten, seiner hohen Leistungsdichte und seiner langen Lebensdauer ein vielversprechender Energiespeicher14. Aktivkohle (AC) mit hoher spezifischer Oberfläche und Leitfähigkeit wird als Elektrodenmaterial in kommerziellen EDLCs verwendet15. Diese Eigenschaften von AC ermöglichen es EDLCs, eine hohe elektrochemische Kapazität zu haben16. EDLCs haben das passive Volumen in Geräten, wenn das herkömmliche Herstellungsverfahren mit fester Größe verwendet wird. Mit dem Inkjet-Druck können die EDLCs vollständig in das Produktdesign integriert werden. Daher ist das mit dem Tintenstrahldruckverfahren hergestellte Gerät funktionell besser als das nach bestehenden Methoden fester Größe17 hergestellte Gerät. Die Herstellung von EDLCs mit dem effizienten Inkjet-Druckverfahren maximiert die Stabilität und Langlebigkeit von EDLCs und bietet einen Freiformfaktor18. Die Druckmuster wurden mit einem PCB-CAD-Programm entworfen und in Gerber-Dateien konvertiert. Die entworfenen Muster wurden mit einem Tintenstrahldrucker gedruckt, da er eine präzise softwaregestützte Steuerung, einen hohen Materialdurchsatz und eine Druckstabilität bietet.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2&#8221; x 3&#8221; FR&#173;4 board</td>
			<td>Voltera</td>
			<td>SKU: 1000066</td>
			<td>PCB substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated carbon</td>
			<td>MTI</td>
			<td>Np-Ag-0530HT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eagle CAD</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td></td>
			<td>PCB CAD program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl cellulose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>46070</td>
			<td>48.0-49.5% (w/w) ethoxyl basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flex 2 conductive ink</td>
			<td>Voltera</td>
			<td>SKU: 1000333</td>
			<td>Flexible Ag ink</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium perchlorate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>634565</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propylene carbonate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>310328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>182702</td>
			<td>average Mw ~534,000 by GPC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smart Manager</td>
			<td>ZIVE LAB</td>
			<td>ver : 6. 6. 8. 9</td>
			<td>Electrochemical analysis program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super-P</td>
			<td>Hyundai</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terpineol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>432628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thinky mixer</td>
			<td>Thinky</td>
			<td>ARE-310</td>
			<td>Planetary mixer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton-X</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>X100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V-One printer</td>
			<td>Voltera</td>
			<td>SKU: 1000329</td>
			<td>PCB printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZIVE SP1</td>
			<td>Wonatech</td>
			<td></td>
			<td>Potentiostat device</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

elaborate control of inkjet printer for fabrication of chip-based supercapacitors

Es gibt enorme Anstrengungen in verschiedenen Bereichen, um das Inkjet-Druckverfahren für die Herstellung von tragbaren Geräten, Displays und Energiespeichern anzuwenden. Um qualitativ hochwertige Produkte zu erhalten, sind jedoch je nach physikalischen Eigenschaften der Tintenmaterialien ausgefeilte Bedienfähigkeiten erforderlich. In diesem Zusammenhang ist die Optimierung der Inkjet-Druckparameter ebenso wichtig wie die Entwicklung der physikalischen Eigenschaften der Tintenmaterialien. In dieser Studie wird die Optimierung der Parameter der Inkjet-Drucksoftware für die Herstellung eines Superkondensators vorgestellt. Superkondensatoren sind aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte, langen Lebensdauer und verschiedener Anwendungen als Stromquellen attraktive Energiespeichersysteme. Superkondensatoren können im Internet der Dinge (IoT), Smartphones, tragbaren Geräten, Elektrofahrzeugen (EVs), großen Energiespeichersystemen usw. eingesetzt werden. Das breite Anwendungsspektrum erfordert eine neue Methode, mit der Geräte in verschiedenen Größenordnungen hergestellt werden können. Das Inkjet-Druckverfahren kann das herkömmliche Fertigungsverfahren mit fester Größe durchbrechen.

Die Tinte wurde gemäß Schritt 2 synthetisiert, und die Eigenschaften der Tinte konnten gemäß Referenz18 bestätigt werden. Abbildung 8 zeigt die strukturellen Eigenschaften von leitfähiger Tinte und EDLC-Tinte sowie die rheologischen Eigenschaften von EDLC-Tinte, die in der vorherigen Forschung berichtet wurden18. Die leitfähige Tinte ist gut gesintert, um kontinuierliche Leiterbahnen zu bilden, und es wird erwartet, dass die nanoskalige ...

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Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

Dieses Papier bietet eine Technik zur Herstellung von chipbasierten Superkondensatoren mit einem Tintenstrahldrucker. Die Methoden werden detailliert beschrieben, um Tinten zu synthetisieren, Softwareparameter anzupassen und die elektrochemischen Ergebnisse des hergestellten Superkondensators zu analysieren.

Aufwändige Steuerung von Tintenstrahldruckern zur Herstellung von chipbasierten Superkondensatoren

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...

Dieses Protokoll überwindet den vorhandenen Superkondensator mit fester Größe und bietet eine Methode zur Herstellung eines Freiform-Superkondensators durch präzisen Tintenstrahldruck. Durch dieses Protokoll kann die Effizienz der personellen und materiellen Ressourcen gesichert werden. Außerdem könnte die Bereitstellung von Softwaresteuerungsmethoden für Tintenstrahldrucker für Benutzer dazu beitragen, präzisere Superkondensatoren herzustellen.Diese Technologie bietet eine Möglichkeit, Tintenstrahldrucker zu handhaben, daher kann dieses Protokoll nicht nur zur Herstellung von Superkondensatoren, sondern auch zur Herstellung anderer Geräte verwendet werden. Bevor Sie das Muster elektrochemischer Doppelschichtkondensatoren oder EDLCs entwerfen, führen Sie zunächst das CAD-Programm aus. Gehen Sie zur Schaltfläche Datei oben im Programmfenster und klicken Sie auf die Schaltflächen Neu und Projekt, um eine neue Projektdatei zu erstellen.Um die Board-Datei zu generieren, klicken Sie in der angegebenen Reihenfolge auf die Schaltflächen Datei, Neu und Board. Klicken Sie oben links im Fenster der erstellten Platinendatei auf die gitterförmige Rasterschaltfläche, um die Rastergröße, die Multiple- und Alt-Werte festzulegen. Ändern Sie die Rastergröße und den Alt-Wert von Millimetern auf Zoll, damit der Tintenstrahldrucker das PCB-CAD-Muster Press Finest lesen kann, um Feineinstellungen vorzunehmen.Sobald die Parameter eingestellt sind, entwerfen Sie das Muster des Stromabnehmers und der EDLC-Linie in einer interdigitalisierten Form. Entwerfen Sie das Gelpolymer-Elektrolyt- oder GPE-Muster und die Stromabnehmerpads in rechteckiger Form. Legen Sie für drei Arten von endgültigen Mustern, z. B. leitfähige Linien, EDLC und GPE, die drei Ebenen fest, indem Sie auf Ansicht und Ebeneneinstellungen in der richtigen Reihenfolge klicken.Erstellen Sie neue Ebenen, indem Sie unten links im Fenster "Sichtbare Ebenen" auf die Schaltfläche "Neue Ebene" klicken. Richten Sie im neuen Fenster von Neue Ebene den Namen und die Farbe für die neue Ebene ein. Um die Ebenen visuell zu unterscheiden, legen Sie die Namen der drei Ebenen auf Current Collector, EDLC und GPE fest und ändern Sie die entsprechenden Farben, indem Sie auf das Feld rechts neben Farbe klicken.Drücken Sie Zeile unten links auf dem Bildschirm. Um die Dicke der Linie zu ändern, geben Sie den Wert der Breite ein, der sich in der oberen Mitte im Zollmaßstab befindet. Klicken Sie dann auf das Hauptfeld und ziehen Sie, um eine Linie zu zeichnen.Um die Länge einer Linie zu bearbeiten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Linie und klicken Sie unten auf Eigenschaften. Geben Sie in den Feldern Von und Bis die X- und Y-Werte der Start- und Endpunkte ein. Legen Sie für den Bezugspunkt des Musters die obere linke Ecke auf 0, 0 fest.Zeichnen Sie den Rest des Musters basierend auf den zuvor freigegebenen Informationen. Um das gezeichnete Muster auf die gewünschte Ebene zu setzen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Muster und klicken Sie auf Eigenschaften. Klicken Sie dann auf Ebene und wählen Sie die gewünschte Ebene aus.Zeichnen Sie rechteckige Muster des Stromabnehmerpads in GPE, indem Sie RECT unten links im Hauptfenster drücken. Klicken und ziehen Sie auf den Bildschirm, auf dem sich das zuvor gezeichnete Muster befindet. Klicken Sie anschließend mit der rechten Maustaste auf die rechteckige Oberfläche und klicken Sie unten auf Eigenschaften.Geben Sie die X-, Y-Werte des Rechtecks oben links und unten rechts in die Felder Von bzw. Bis ein. Setzen Sie das Rechteck wie bereits erwähnt auf die gewünschte Ebene. Bevor Sie die CAD-Datei des entworfenen Musters in das Gerber-Dateiformat konvertieren, speichern Sie die Board-Datei im brd-Format, indem Sie auf die Datei klicken und speichern.Nachdem Sie die Datei gespeichert haben, klicken Sie auf die Registerkarte Datei oben im Fenster und klicken Sie auf CAM-Prozessor. Um eine Gerber-Datei des gewünschten Layers zu erstellen, ändern Sie die Elemente auf der Registerkarte Gerber der Ausgabedateien, indem Sie die Unterlisten löschen, z. B. oberes Kupfer und unteres Kupfer, indem Sie das Minuszeichen drücken. Drücken Sie die Plustaste und klicken Sie auf Neue Gerber-Ausgabe, um die Gerber-Ausgabe zu erstellen.Legen Sie auf der rechten Seite des Bildschirms den Ebenennamen in Name und Funktion auf Kupfer fest, indem Sie das Zahnrad auf der rechten Seite drücken. Legen Sie dann den Ebenentyp auf Top und die Gerber-Ebenennummer des Stromabnehmers, EDLC und GPE auf L1, L2 und L3 in der angegebenen Reihenfolge fest. Klicken Sie im Ebenenfenster am unteren Rand der Gerber-Datei unten links auf Ebenen bearbeiten, um jede gewünschte Ebene auszuwählen.Um den Namen der zu erstellenden Ausgabedatei festzulegen, legen Sie den Gerber-Dateinamen von Output am unteren Rand des Fensters auf prefix/name.gbr fest. Klicken Sie abschließend auf den Speicherauftrag oben links im Fenster, um die Einstellungen zu speichern. Klicken Sie auf den Prozessauftrag unten rechts, um eine Gerber-Datei zu erstellen.Um die Softwareparameter für Tintenstrahldrucker festzulegen, führen Sie das Druckerprogramm aus, klicken Sie dann auf die Schaltfläche Drucken, wählen Sie Einfach und wählen Sie Flexible Leitfähige Tinte. Laden Sie die Gerber-Datei des entworfenen Musters hoch, indem Sie auf die Schaltfläche Datei auswählen klicken. Wählen und öffnen Sie die Gerber-Datei der leitenden Linie.Klicken Sie auf die Schaltfläche Weiter, wie im gelben Feld angegeben. Als nächstes fixieren Sie die Leiterplatte und montieren Sie die Sonde. Wenn Sie fertig sind, stellen Sie den Nullpunkt des PCB-Druckers durch die Sonde ein, indem Sie auf die Schaltfläche Umriss klicken.Verschieben Sie das Musterbild auf dem Bildschirm, indem Sie es ziehen und auf die Schaltfläche Gliederung klicken. Überprüfen Sie, ob sich die Sonde durch den gewünschten Pfad bewegt. Klicken Sie dann auf die Registerkarte Weiter.Klicken Sie auf die Sonde, um die Höhe des Substrats zu messen und zu überprüfen, ob das Substrat flach ist. Wenn die Höhenmessung abgeschlossen ist, entfernen Sie die Sonde, setzen Sie die Tintenpatrone in den Tintenspender ein und schließen Sie die Düse mit einem Innendurchmesser von 230 Mikrometern an, um den Spender vorzubereiten. Drucken Sie nach der Montage von Tintenspendern für leitfähige Linien, EDLC und GPE ein Probenmuster, indem Sie die Kalibriertaste drücken, während Sie die Parameter jeder Tinte anpassen.Überprüfen Sie visuell das Druckergebnis und zeichnen Sie die Parameterwerte für jede Tinte auf. Löschen Sie das Musterdruckmuster mit einem mit Ethanol angefeuchteten Reinigungstuch, bevor Sie die Starttaste drücken, um das entworfene Muster der leitfähigen Linie zu drucken. Nach dem Drucken drehen Sie das Board um und härten Sie die leitfähige Linie bei 180 Grad Celsius für 30 Minuten aus, gefolgt von der Messung des kombinierten Gewichts des Substrats und der leitfähigen Linie.Wählen Sie auf dem Startbildschirm des Druckerprogramms die Option Ausgerichtet, laden Sie die EDLC-Linienmusterdatei und klicken Sie auf Weiter. Stellen Sie sicher, dass die Position der leitenden Leitung durch zwei Ausrichtungspunkte erkannt wird, um die Musterpositionen der EDLC-Linie und der leitenden Linie auszurichten. Gehen Sie dann zu einem zufälligen Punkt und überprüfen Sie, ob der Standort korrekt ist.Messen Sie die Gesamthöhe der leitenden Leitung, um die Höhe der Spenderdüse über der leitenden Leitung zu überprüfen, indem Sie auf die Schaltfläche Sonde klicken. Ändern Sie die Softwareparameterwerte von EDLC-Tinten. Wenn Sie fertig sind, drucken Sie ein Beispielmuster, um zu überprüfen, ob die Softwareparameterwerte angemessen sind.Löschen Sie später das Musterdruckmuster mit einem mit Ethanol angefeuchteten Reinigungstuch, um die EDLC-Linie durch Drücken der Starttaste zu drucken. Führen Sie die elektrochemischen Messungen für das inkjetgedruckte Superkondensatorgerät durch. Klicken Sie auf Auf Ch anwenden und führen Sie die Sequenzdatei des zyklischen Voltammetrietests aus, um das Ergebnis zu erhalten.Klicken Sie auf Auf Ch anwenden und führen Sie die Sequenzdatei des galvanostatischen Aufladungs-/Entladungstests aus, um das Ergebnis zu erhalten. Klicken Sie auf Auf Ch anwenden und führen Sie die Sequenzdatei des elektrochemischen Impedanzspektroskopietests aus, um das Ergebnis zu erhalten. Die strukturellen Eigenschaften der leitfähigen Tinte und der EDLC-Tinte wurden mit der Rasterelektronenmikroskopie analysiert.Die leitfähige Tinte war gut zentriert, um kontinuierliche Leiterbahnen zu bilden. Alle Komponenten der Tinte waren gut verteilt, ohne sichtbare Elemente, die während des Drucks zu Verstopfungen führen könnten. Die rheologischen Eigenschaften der EDLC-Tinte wurden berichtet, und es wurde beobachtet, dass die Viskosität der Tinte mit der Scherzeit zunahm, was auf ein Scherverdickungsverhalten ohne spannungsinduzierte strukturelle Ausdehnung, Dehnung oder Umlagerung hinweist.In der Studie wurde erfolgreich ein gedruckter Superkondensator erhalten. Die Druckqualität gilt als gut. wenn das gedruckte Muster weniger oder keine Defekte aufweist, mit minimaler Oberflächenrauheit und gleichmäßiger Dicke.Die Druckergebnisse mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 100 Millimetern pro Minute zeigten gleichmäßige Linien ohne sichtbare Trennung. Die Gesamtdruckzeit wurde verringert, wenn die Vorschubgeschwindigkeit maximal bei 600 Millimetern pro Minute lag. Im Vergleich zu den Ergebnissen, die mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 500 Millimetern pro Minute gedruckt wurden, wurden die mit 600 Millimetern pro Minute gebildeten Linien abgeschnitten oder rissig, weil sich der Spender schnell bewegte.Eine Vorschubgeschwindigkeit von 300 Millilitern pro Minute war optimal für eine korrekte Druckzeit und um rissige Bildung zu verhindern. Die Druckergebnisse wurden auf entsprechende Änderungen im Kick überprüft. Alle Leitungen wurden getrennt, wenn der Kick zu niedrig war.Der hohe Druck bei einem hohen Kick verursachte jedoch einen Engpass, der zu einer Verstopfung der Düse führte. Beim entsprechenden Kickwert brach die Leine nicht und die Düse verstopfte nicht. Präziseres Drucken ist durch Software-Parametersteuerung möglich, so dass viele Forscher den Tintenstrahldruck unter optimalen Bedingungen in verschiedenen Bereichen einsetzen können.

Research

Education

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JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Capacitance

SCIENTISTS IN ACTION

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Herstellung von VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cells für Elektrochemische Testing

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Forschung

Ingenieurwesen

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Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

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Freiform-Lichtaktoren - Herstellung und Steuerung der Betätigung in mikroskopischer Skala

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Inkjet-bedruckte Polyvinylalkohol-Multilayer

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonator- und Laseranwendungen

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

Studium der Siphon Breaker Experiment und Simulation für einen Forschungsreaktor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Elektrisches Feld Kontrolle der elektronischen Zustände in WS2 Nanosysteme durch Elektrolyt Anspritzung

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Herstellung von Superhydrophob Metalloberflächen für Anti-Icing-Anwendungen

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

Hybrid für die Herstellung von intelligenten Sensoren drucken

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Fabrication of Microscope Stage for Vertical Observation with Temperature Control Function

Herstellung von Mikroskopbühne für vertikale Beobachtung mit Temperaturregelungsfunktion

Samples are usually placed onto a horizontal microscope stage for microscopic observation. However, to observe the influence of gravity on a sample or ...