EXAMEN
Récemment, les scientifiques explorent une production de circuits électroniques des solutions innovantes qui tirent parti de l'effet capillaire et l'effet de la diélectrophorèse et de particules métalliques colloïdales, de créer rapidement et facilement un circuit électronique à deux dimensions.
mot-clé
effet capillaire, diélectrophorèse, le circuit électronique
fond
Pour présenter aujourd'hui la découverte innovante, nous commençons par des particules à une dimension et matière colloïdale. À l'heure actuelle, ces matériaux ont suscité beaucoup d'intérêt de l'industrie dans une large gamme d'applications, y compris des particules de conducteurs, des dispositifs souples et faciles à porter peuvent transmettre de l'énergie électromagnétique.
Ce motif peut être constitué d'un groupe à une dimension de particules ou de particules individuelles. Par rapport à d'autres méthodes telles que la photolithographie, la polymérisation colloïdale, etc., dans lequel la solution d'électrolyte ou un fluide magnétorhéologique, le procédé d'assemblage consistant à former une commande de champ de chaînes de particules, plus facile, plus efficace et contrôlable.
Cependant, l'application de cette méthode, en particulier dans la fabrication de dispositifs électroniques, limitée par deux facteurs principaux. Tout d'abord, cet ensemble est généralement produit dans le liquide en vrac, ne peut pas commander la position de la chaîne. En second lieu, afin de maintenir la structure formée, généralement, il nécessite une alimentation d'énergie constante, une fois disparaît du champ électrique extérieur, la structure a été formé va s'effondrer.
Par conséquent, selon les chercheurs dire de rompre ces deux limites, nécessitent généralement la fonction particulière de la surface des particules, tel que l'ADN greffé, l'agent de réticulation du polymère et un groupe de charge comme schéma de conception.
innovation
Afin de mieux explorer des solutions innovantes, récemment Zbigniew Rozynek Université Adam Mickiewicz à Poznan, en Pologne et Erik Luijten, Université du Nord-Ouest et d'autres chercheurs de l'équipe, a trouvé une méthode innovante. Cette solution est très simple, qui permet d'extraire la structure auto-entretenue, « particules colloïdales et la chaîne » à imprimer à partir de la solution colloïdale.
Leur article, publié dans le magazine « Nature Communications » du 12 mai.
Rozynek a découvert le phénomène « magique »:
Quand il est une électrode à aiguille insérée dans la solution colloïdale d'huile de silicone dispersée dans les particules métalliques sphériques de micron ordre qui se collent à la pointe broche d'électrode. Cependant, quand il est retiré de l'huile de broches d'électrode, une autre particules métalliques sphériques se coller aux premières particules métalliques sphériques, de sorte que le cycle se poursuit, comme une ligne de chaîne tel que formé, en formant ainsi une particules métalliques sphériques longue chaîne.
Cependant, je me sens encore plus surprenant est:
Ces chaînes de particules sont formées après avoir quitté la solution de silicone. Les chercheurs révoquera un champ électrique appliqué, mais la structure de cette chaîne de particules restent encore stables et ne s'effondrer.
technologie
Tout le monde voudra savoir pourquoi la formation d'un tel phénomène, ce qui est le principe de ce qui est?
Pour répondre à cette question, je vais combiner les chercheurs en papier, d'un point de vue technique pour tout le monde à parler.
Premièrement, lorsque l'électrode d'aiguille après chargé dans la solution, il va produire un champ électrique correspondant à la proximité des sphères métalliques sont polarisées sous l'influence de l'effet diélectrophorétique par lequel les particules métalliques sont reliés entre eux, formant finalement une longue chaîne .
Cependant, quand un champ électrique externe disparaît, « pont » entre deux particules adjacentes de l'huile de silicone à chaîne qui est reliée à la composition liquide. Étant donné que ces ponts liquides pour produire un effet capillaire, la structure de la chaîne composée de ces particules reste toujours stable, qui est formée sans une structure autonome d'énergie externe, stable.
Ainsi, le noyau de cette technologie est de diélectrophorèse effet et les effets capillaires combinés. La figure suivante illustre ce principe plus précis:
(Photo: Référence [2])
( un ) Aiguille électrode appliquant un champ électrique, les particules à chaînes de forme similaire à un « perles » généraux, puis retiré de la solution.
( b , c ) Une particule se trouve à la jonction de l'air et de liquide, il subira une force diélectrophorétique Fe vers le haut et vers le bas la force capillaire Fsp.
( ré ) Une fois que le liquide quittant les particules, il se forme automatiquement un pont liquide entre la bille et la bille, la génération d'une force vers le haut du SFS.
nous devrions avoir une compréhension de base des principes à travers ce qui précède et de cette image,. Ensuite, nous regardons comment les scientifiques sont pour obtenir cet effet expérimentalement, ou de regarder une carte:
(Photo: Référence [2])
( un - c ) Chaînes de particules conductrices de sphères de silice revêtu d'argent creux (rayon d'environ 30 um, densité ~ 0,17 g cm-3) retiré de l'huile de silicone (viscosité de 100 mPa.s, une densité de ~ 0,96 g cm-3). Tout d'abord inséré dans la solution d'électrode, suivie par l'application d'une tension alternative (600 V, f = 20 kHz), comme la position d'élévation de l'électrode de l'aiguille, le fil conducteur est retiré de la solution.
( ré ) Contient des centaines de particules d'environ 3 cm particules conductrices à longue chaîne peut être formé en une minute.
En outre, les chercheurs utilisent cette méthode, un certain nombre de colonnes différentes pour des diamètres de particules, de 100 nm à 200 um, les recherches menées.
un ) ~ 100 nm; ( b ) ~ 15 um; ( c ) ~ 25 um; ( ré ) ~ 55 um; ( e ) ~ 100 um; ( fa ) ~ 200 um.
(Photo: Référence [2])
valeur
Quelle valeur cette technologie produira?
Bien sûr, la chose la plus importante est de résoudre la section de fond problèmes mentionnés.
Ensuite, on parle de points précis de son application. Une fois que ces particules sont retirées du liquide dans la chaîne, qui peut être formée en divers motifs sur la surface immédiatement, ce procédé peut être utilisé pour la production d'un des circuits électroniques à deux dimensions.
Les chercheurs ont démontré dans le document, comme indiqué ci-dessous, montre un nombre total de lettres C, S, L trois formes des motifs. Par un tel procédé de fabrication du motif à deux dimensions, les chercheurs lesdites particules dans le circuit peut être formé sur la surface d'un objet quelconque, et sans prétraitement pour les particules.
(Photo: Référence [2])
Une telle chaîne peut être simple et le moulage par solidification rapide, ce qui peut être solidifié par refroidissement (par exemple: la cire de paraffine fondue avant) (. Par exemple,: la température ou de la résine époxy sensible aux UV) ou d'un durcissement chimique.
Les chercheurs chaînes de particules montrent deux façons différentes de solidification, les particules conductrices fines sont dispersées dans une composition de résine liquide et la paraffine liquide. L'ancienne coagulation prend quelques minutes, alors que celui-ci peut atteindre quelques secondes. La figure suivante montre la paraffine solidifiée, respectivement, par (a) et la résine solidifiée (b) recouvrant la chaîne.
(Photo: Référence [2])
En résumé, ce nouveau programme élargit le champ de la recherche fondamentale et appliquée. Il peut être produit en plus une structure de gel, peut également être utilisé dans de nombreuses applications, telles que la fabrication de circuits électroniques, pour produire un motif différent sur le substrat conducteur, il ouvre une nouvelle voie à une nouvelle génération de fabrication d'un circuit électronique.
Documents de référence
[1]
[2] https://www.nature.com/articles/ncomms15255
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