武汉大学李辉2024年第8篇SCI：三乙二醇单甲醚（TEGMME）基墨滴在氧等离子体处理的PDMS基板上用于柔性电路的喷墨打印
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Inkjet printing of triethylene glycol monomethyl ether (TEGMME)-based ink droplet on oxygen plasma treated PDMS substrate for flexible circuit
Zhang Y.; Gu B.; Tang W.; Xue Z.; Shen S.; Li H.
Published：2024-05-01
DOI：10.1016/j.surfin.2024.104356
研究背景
在当今社会，柔性电子产品的需求日益增长，但在制造过程中存在一些挑战。其中一个主要问题是如何在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上进行墨水喷印，以制造出高质量的电路。而氧等离子体处理是一种常用的方法，可以将PDMS表面的疏水性改变为亲水性，为喷印银粒子墨水之前的处理工作提供了基础。
研究内容
一项名为《Inkjet printing of triethylene glycol monomethyl ether (TEGMME)-based ink droplet on oxygen plasma treated PDMS substrate for flexible circuit》的研究发现，通过分子动力学模拟和实验，探讨了在氧等离子体处理的PDMS上喷印三乙二醇甲基醚（TEGMME）基墨水银分散纳米颗粒的情况。研究揭示了PDMS表面亲水性的提高是由于PDMS分子链上的疏水性基团（-CH<sub>3</sub>）被亲水性基团（-OH和-C=O）所替代。考虑到TEGMME分子中的羟基团，喷印过程中在处理过的PDMS和TEGMME基墨水之间形成了更多的氢键。这显著优化了液滴的融合和银纳米颗粒的分布。此外，处理时间过短会导致疏水性不足，造成电路形态不佳，而处理时间过长则会导致咖啡环效应引起的缺陷。研究建议的处理参数是以45瓦的无线电频率功率处理PDMS 30秒。打印电路的形态得到了极大改善，电阻率降低至2.5 Ω/mm。通过提出的墨水喷印工艺，设计并制造了基于PDMS的压力传感器，显示出1.8 Ω/kPa的灵敏度和0.98的R<sup>2</sup>值。
研究意义
这项研究的创新之处在于揭示了如何通过氧等离子体处理和TEGMME基墨水的喷印，来实现在PDMS基底上制造柔性电路的可能性。通过优化处理参数，可以获得更好的电路形态和更低的电阻率，为柔性电子产品的制造提供了新的思路和方法。这项技术的成功应用还展示了基于PDMS的压力传感器的可行性和高性能。
这篇研究为柔性电路制造领域带来了新的希望和机遇，为未来的电子产品发展提供了更广阔的空间。
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