研究目的
开发一种低成本方法,利用银纳米颗粒的喷墨打印技术在弹性硅胶基底上制备高导电且可拉伸的导线,应用于可穿戴设备和机器人领域。
研究成果
喷墨打印在PDMS基底上的银纳米粒子导线具有高导电性、高达300%的延展性以及过度拉伸后的自修复特性。由于其低成本生产和循环应变下的强健性,适用于可穿戴应用,如运动服和机器人中的传感器。未来的工作应聚焦于提升粘附力和优化导线布局以增强性能。
研究不足
银线与PDMS的粘附性较差,需要潜在的封装以提高耐久性。电阻会随着循环拉伸而增加,在没有长时间松弛的情况下可能无法完全恢复。该方法仅限于特定的基底和墨水配方,且未涉及工业化生产的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用喷墨打印技术将银纳米粒子墨水沉积于经氧等离子体处理的PDMS薄膜上,随后在60°C下干燥。该方法利用了PDMS的粘弹性特性以及未烧结银纳米粒子薄膜在应变下的自修复特性。
2:样本选择与数据来源:
样本包括经氧等离子体处理的PDMS薄膜(瓦克化学公司Elastosil)及打印的银纳米粒子墨水(先进纳米产品公司DGP-40LT-15C)。通过循环拉伸测试收集电阻、应变和恢复相关数据。
3:实验设备与材料清单:
设备包括氧等离子体灰化机(迪纳电子Femto Plasma Asher)、喷墨打印机(爱普生Workforce 2010W)、烘箱(美墨尔特UF 55)、光学显微镜(卡尔蔡司Axiolab A1 MAT配Axiocam 105彩色相机)、轮廓仪(布鲁克Dektak XT)、扫描电镜(卡尔蔡司Nvision 40)、带步进电机的自制拉伸装置(Nanotec电子公司)、万用表(吉时利2700)及LabView自动化系统。材料包含银纳米粒子墨水、PDMS薄膜、铜胶带、Sylgard 184 PDMS、导电环氧树脂和LED。
4:5)、光学显微镜(卡尔蔡司Axiolab A1 MAT配Axiocam 105彩色相机)、轮廓仪(布鲁克Dektak XT)、扫描电镜(卡尔蔡司Nvision 40)、带步进电机的自制拉伸装置(Nanotec电子公司)、万用表(吉时利2700)及LabView自动化系统。材料包含银纳米粒子墨水、PDMS薄膜、铜胶带、Sylgard 184 PDMS、导电环氧树脂和LED。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:PDMS薄膜经等离子体处理后喷墨打印银纳米粒子墨水,在60°C干燥30分钟并进行表征。拉伸测试包含循环拉伸(如20%应变持续10,000次循环),并在松弛后测量电阻??纱┐魃璞讣赏ü菊程两羯砜悴⒆樽癓ED实现。
5:数据分析方法:
采用万用表两点法测量电阻,并根据线材尺寸计算方阻。通过光学和扫描电镜成像分析裂纹形成与恢复情况。对循环过程中电阻变化进行统计分析。
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Optical microscope
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