NEWS

Misaotra anao nitsidika ny Nature.Ny kinova navigateur ampiasainao dia manana fanohanana voafetra ho an'ny CSS. Mba hahazoana traikefa tsara indrindra dia manoro hevitra anao izahay hampiasa dikan-teny vaovao kokoa amin'ny navigateur (na vonoina ny fomba fampifanarahana amin'ny Internet Explorer). , mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia hampiseho tranokala tsy misy fomba sy JavaScript izahay.
Ny additives sy ny fizotran'ny fanontam-pirinty amin'ny hafanana ambany dia afaka mampiditra fitaovana elektronika isan-karazany mandany hery sy mandany herinaratra amin'ny substrate mora vidy amin'ny vidiny ambany. ny fitaovana.Ny singa passive-inductors, capacitors, ary resistors-dia manao asa toy ny sivana, fitahirizana angovo fohy, ary fandrefesana ny volt, izay tena ilaina amin'ny elektronika herinaratra sy ny fampiharana maro hafa. resistors sy RLC circuits screen-printy amin'ny plastika plastika substrates, ary mitatitra ny famolavolana dingana mba hanamaivanana ny andian-inductors fanoherana mba ho azo ampiasaina amin'ny hery fitaovana elektronika .Ny pirinty inductor sy ny resistor dia ampidirina ao amin'ny boost regulator circuit.Manufacture amin'ny diodes-mamirapiratra organika sy ny bateria lithium-ion malefaka. Ny mpandrindra voltase dia ampiasaina amin'ny fampandehanana ny diodes avy amin'ny batterie, mampiseho ny mety hisian'ny singa passive vita pirinty hanoloana ireo singa tendrombohitra mahazatra amin'ny fampiharana mpanova DC-DC.
Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, dia novolavolaina ny fampiharana ireo fitaovana mora miovaova isan-karazany amin'ny vokatra elektronika azo ampiasaina sy amin'ny faritra midadasika ary ny Internet of Things1,2. Anisan'izany ny fitaovana fijinjana angovo, toy ny photovoltaic 3, piezoelectric 4, ary thermoelectric 5; fitaovana fitahirizana angovo, toy ny bateria 6, 7; ary fitaovana mandany hery, toy ny sensor 8, 9, 10, 11, 12, ary loharanon-jiro 13. Na dia nisy fandrosoana lehibe aza natao teo amin'ny loharanon-kery sy enta-mavesatra tsirairay, ny fampifangaroana ireo singa ireo ho rafitra elektronika feno dia matetika mitaky elektronika herinaratra Reseo ny tsy fifankazahoana eo amin'ny fitondran-tena famatsiana herinaratra sy ny fitakiana enta-mavesatra.Ohatra, ny batterie iray dia mamokatra voltora miovaova arakaraka ny fiampangana azy. .Mampiasa singa mavitrika (transistors) ny fitaovana elektrônika mba hanatanterahana ny asa fanodinana sy fanaraha-maso, ary koa ny singa passive (inductors, capacitors, ary resistors). , Ny capacitor dia ampiasaina mba hampihenana ny ripple malefaka, ary ny fandrefesana ny voltase ilaina amin'ny fanaraha-maso ny fanehoan-kevitra dia atao amin'ny alàlan'ny divider resistor.
Ny fitaovana elektronika matanjaka izay mety amin'ny fitaovana azo ampiasaina (toy ny pulse oximeter 9) dia mitaky volt maromaro sy milliamps maromaro, matetika miasa amin'ny fatran'ny kHz an-jatony ka hatramin'ny MHz maromaro, ary mitaky inductance μH sy maromaro μH ary ny capacitance μF dia 14 tsirairay avy. Ny fomba nentim-paharazana amin'ny famokarana ireo faritra ireo dia ny fametahana singa miavaka amin'ny solaitrabe vita pirinty henjana (PCB). ivelany, na mamela faritra manokana, na satria ny inductance ilaina sy ny capacitance dia lehibe loatra tsy azo ampiharina amin'ny silisiôma.
Raha ampitahaina amin'ny teknolojia famokarana PCB nentim-paharazana, ny famokarana fitaovana elektronika sy ny faritra amin'ny alàlan'ny dingan'ny fanontam-pirinty additive dia manana tombony maro amin'ny resaka fahatsorana sy ny vidiny. ary ny fifandraisana, ny fanontam-pirinty dia ahafahan'ny singa maromaro amboarina amin'ny fotoana iray ihany, miaraka amin'ny dingana fanodinana kely sy loharanon-javatra vitsy kokoa15. Ny fampiasana ny dingana fanampiny hanoloana ny dingana subtractive toy ny photolithography sy ny etching dia mampihena bebe kokoa ny fahasarotan'ny dingana sy ny fako fitaovana16, 17, 18, ary 19. Ankoatra izany, ny mari-pana ambany ampiasaina amin'ny fanontam-pirinty dia mifanaraka amin'ny substrate plastika malefaka sy tsy lafo, mamela ny fampiasana ny fizotran'ny famokarana horonan-tsarimihetsika haingam-pandeha mba handrakotra ny fitaovana elektronika 16, 20 amin'ny faritra midadasika. izay tsy azo tanterahina tanteraka amin'ny singa vita pirinty, dia novolavolaina ny fomba hybrid izay mampifandray ireo singa amin'ny surface mount technology (SMT) amin'ny substrate flexible 21, 22, 23 eo akaikin'ireo singa vita pirinty amin'ny hafanana ambany. Amin'ity fomba hybrid ity, dia mbola Ilaina ny manolo ny singa SMT betsaka araka izay azo atao miaraka amin'ireo mpiara-miombon'antoka vita pirinty mba hahazoana tombony amin'ny dingana fanampiny ary hampitombo ny fahafaha-manatsara ny fizaran-tany. Anisan'ireo teknolojia isan-karazany amin'ny famokarana elektronika vita pirinty, ny fanontam-pirinty dia mety indrindra ho an'ny singa passive noho ny hatevin'ny sarimihetsika lehibe (izay ilaina mba hampihenana ny fanoherana ny endri-javatra metaly. ) ary avo lenta ny fanontam-pirinty, na dia mandrakotra faritra miendrika santimetatra aza. Toy izany koa indraindray. Fitaovana 24.
Ny fahaverezan'ny singa passive amin'ny fitaovana elektronika herinaratra dia tsy maintsy ahena, satria ny fahombiazan'ny fizaran-tany dia misy fiantraikany mivantana amin'ny habetsaky ny angovo ilaina amin'ny herinaratra. fanoherana.Noho izany, na dia efa nisy ezaka natao mba hampihenana ny fanoherana 25, 26, 27, 28 amin'ny coils vita pirinty, dia mbola misy ny tsy fahampian'ny singa passive vita pirinty avo lenta ho an'ny fitaovana elektronika herinaratra. Ny singa amin'ny substrate mora azo dia natao hiasa amin'ny faritra misy resonant ho an'ny famantarana ny fatran'ny radio (RFID) na ny fijinjana angovo 10,12,25,27,28,29,30,31. 26, 32, 33, 34 izay tsy optimized ho an'ny fampiharana manokana. Mifanohitra amin'izany kosa, ny circuit electronics toy ny regulators voltage dia matetika mampiasa singa lehibe kokoa noho ny fitaovana passive vita pirinty ary tsy mitaky resonance, noho izany dia ilaina ny famolavolana singa samihafa.
Eto izahay dia manolotra ny famolavolana sy ny fanatsarana ny inductors vita pirinty amin'ny efijery amin'ny μH mba hahatratrarana ny fanoherana andiany kely indrindra sy ny fampisehoana avo lenta amin'ny fatra mifandraika amin'ny elektronika herinaratra. Amin'ny substrate plastika azo esorina.Ny fahatomombanan'ireo singa ireo ho an'ny vokatra elektronika mora azo dia naseho voalohany tamin'ny circuit RLC tsotra. ) ary misy batterie lithium-ion mora amboarina, ary misy mpanelanelana malefaka ampiasaina hanamafisana ny OLED avy amin'ny bateria.
Mba hamolavolana inductors vita pirinty ho an'ny elektrônika herinaratra, dia naminavina voalohany ny inductance sy ny fanoherana DC amin'ny andiam-jeometrika inductor mifototra amin'ny maodely amin'izao fotoana izao natolotry ny Mohan et al. 35, ary nanamboatra inductors amin'ny geometria samihafa mba hanamafisana ny fahamarinan'ny modely. Amin'ity asa ity, endrika boribory no nofidina ho an'ny inductor satria ny inductance 36 ambony dia azo tratrarina amin'ny fanoherana ambany kokoa raha oharina amin'ny geometry polygonal. Ny fiantraikan'ny ranomainty. Ny karazana sy ny isan'ny tsingerin'ny fanontam-pirinty momba ny fanoherana dia voafaritra. Ireo vokatra ireo dia nampiasaina niaraka tamin'ny maodely ammeter mba hamolavolana inductors 4.7 μH sy 7.8 μH natao ho an'ny fanoherana DC kely indrindra.
Ny inductance sy ny DC fanoherana ny inductors miolakolaka dia azo faritana amin'ny alalan'ny masontsivana maromaro: ivelany savaivony atao, ny sakany mivadika w sy ny elanelana s, isan'ny fihodinana n, ary ny conducteur takelaka fanoherana Rsheet.Ny sary 1a dia mampiseho ny sarin'ny silk-ecran circular inductor. miaraka amin'ny n = 12, mampiseho ny mari-pamantarana geometrika izay mamaritra ny inductance azy.Araka ny modely ammeter an'i Mohan et al. 35, ny inductance dia kajy ho an'ny andiana inductor geometries, izay
(a) Sarin'ny inductor vita pirinty amin'ny efijery mampiseho ny mari-pamantarana geometrika. Ny savaivony dia 3 cm. Inductance (b) ary ny fanoherana DC (c) amin'ny geometrie inductor isan-karazany. Ny tsipika sy ny marika dia mifanandrify amin'ny soatoavina kajy sy refesina. (d,e) Ny fanoherana DC an'ny inductors L1 sy L2 dia vita pirinty miaraka amin'ny ranomainty volafotsy Dupont 5028 sy 5064H.
Amin'ny avo matetika, ny vokatry ny hoditra sy ny parasitic capacitance dia hanova ny fanoherana sy ny inductance ny inductor araka ny DC value.The inductor dia andrasana hiasa amin'ny ampy ambany matetika fa ireo vokany dia tsinontsinona, ary ny fitaovana mitondra tena toy ny inductance tsy tapaka. miaraka amin'ny fanoherana tsy tapaka amin'ny andiany.Noho izany, tamin'ity asa ity, dia nanadihady ny fifandraisana misy eo amin'ny mari-pamantarana geometrika, ny inductance, ary ny fanoherana DC izahay, ary nampiasa ny vokatra mba hahazoana inductance nomena miaraka amin'ny fanoherana DC kely indrindra.
Ny inductance sy ny fanoherana dia kajy ho an'ny andiana masontsivana geometrika izay azo tanterahina amin'ny alàlan'ny fanontam-pirinty, ary antenaina fa hiteraka inductance ao amin'ny μH. Ny savaivony ivelany amin'ny 3 sy 5 cm, ny sakan'ny tsipika 500 sy 1000 microns , ary ny fihodinana isan-karazany dia ampitahaina.Amin'ny kajy, dia heverina fa ny fanoherana ny takelaka dia 47 mΩ/□, izay mifanitsy amin'ny 7 μm matevina Dupont 5028 volafotsy microflake conductor sosona vita pirinty miaraka amin'ny efijery 400 mesh ary mametraka w = s. Ny inductance kajy sy ny soatoavina fanoherana dia aseho amin'ny sary 1b sy c. Ny modely dia maminavina fa ny inductance sy ny fanoherana dia mitombo rehefa mitombo ny savaivony ivelany sy ny isan'ny fihodinana, na rehefa mihena ny sakan'ny tsipika.
Mba hanombanana ny fahamarinan'ny vinavinan'ny maodely, dia novolavolaina tamin'ny substrate polyethylene terephthalate (PET) ny inductors amin'ny geometrie sy ny inductances isan-karazany. ny sanda andrasana, indrindra noho ny fiovan'ny hateviny sy ny fitovian'ny ranomainty napetraka, ny inductance dia nampiseho fifanarahana tsara tamin'ny modely.
Ireo vokatra ireo dia azo ampiasaina amin'ny famolavolana inductor miaraka amin'ny inductance ilaina sy ny fanoherana DC kely indrindra. Ohatra, eritrereto hoe ilaina ny inductance 2 μH. Ny sary 1b dia mampiseho fa io inductance io dia azo tanterahina amin'ny savaivony ivelany 3 cm, sakan'ny tsipika. ny 500 μm, ary ny fihodinana 10. Ny inductance mitovy ihany koa dia azo amboarina amin'ny fampiasana savaivony ivelany 5 cm, sakan'ny tsipika 500 μm ary fihodinana 5 na sakan'ny tsipika 1000 μm ary fihodinana 7 (araka ny aseho amin'ny sary). mety geometries ao amin'ny Figure 1c, dia hita fa ny ambany indrindra fanoherana ny 5 sm inductor amin'ny tsipika sakan'ny 1000 μm dia 34 Ω, izay tokony ho 40% ambany noho ny roa hafa. miaraka amin'ny fanoherana kely indrindra dia fintinina toy izao manaraka izao: Voalohany, safidio ny savaivony ivelany azo ekena indrindra araka ny fetran'ny habaka napetraky ny fampiharana. (Equation (3)).
Amin'ny fampitomboana ny hateviny na ny fampiasana fitaovana misy conductivity avo kokoa mba hampihenana ny fanoherana ny takelaka amin'ny sarimihetsika metaly, ny fanoherana DC dia azo ahena bebe kokoa tsy misy fiantraikany amin'ny inductance. Inductors roa, izay nomena ny mari-pamantarana geometrika ao amin'ny Table 1, antsoina hoe L1 sy L2, dia amboarina miaraka amin'ny isan-karazany ny coatings mba hanombanana ny fiovana eo amin'ny fanoherana.Rehefa mitombo ny isan'ny ranomainty coatings, ny fanoherana dia nihena proportionally araka ny efa nampoizina, araka ny hita ao amin'ny sary 1d sy e, izay inductors L1 sy L2, tsirairay avy. Figures 1d sy e Asehoy fa amin'ny fampiharana 6 sosona ny coating, ny fanoherana dia azo nihena hatramin'ny 6 heny, ary ny ambony indrindra fampihenana ny fanoherana (50-65%) mitranga eo amin'ny sosona 1 sy ny sosona 2. Koa satria ny sosona ny ranomainty tsirairay dia somary manify, a Ny efijery misy habe kely kely (tsipika 400 isaky ny santimetatra) dia ampiasaina hanontana ireo inductors ireo, izay ahafahantsika mandalina ny fiantraikan'ny hatevin'ny conducteur amin'ny fanoherana. Ny hateviny (sy ny fanoherana) mitovy amin'izany dia azo tratrarina haingana kokoa amin'ny alàlan'ny fanontana kely kokoa ny coatings amin'ny haben'ny grid lehibe kokoa. Ity fomba ity dia azo ampiasaina mba hahatratrarana ny fanoherana DC mitovy amin'ny inductor 6-coated resahina eto, saingy amin'ny hafainganam-pamokarana avo kokoa.
Ny sary 1d sy e koa dia mampiseho fa amin'ny fampiasana ny ranomainty volafotsy conductive kokoa DuPont 5064H, dia mihena ny fanoherana amin'ny lafiny roa. Hita fa ny conductivity ambany amin'ny ranomainty 5028 dia noho ny habeny kely kokoa sy ny fisian'ny banga maro eo amin'ireo singa ao amin'ny sarimihetsika vita pirinty. volafotsy.Na dia manify kokoa noho ny ranomainty 5028 aza ny sarimihetsika novokarin'ity ranomainty ity, miaraka amin'ny sosona tokana 4 μm sy 6 sosona 22 μm, ny fitomboan'ny conductivity dia ampy hampihenana ny fanoherana amin'ny ankapobeny.
Farany, na dia miankina amin'ny isan'ny fihodinana (w + s) aza ny inductance (equation (1)), ny fanoherana (equation (5)) dia tsy miankina afa-tsy amin'ny sakan'ny tsipika w. Ny inductors roa fanampiny L3 sy L4 dia natao hanana w = 2s sy savaivony ivelany lehibe, araka ny hita ao amin'ny Table 1. Ireo inductors dia amboarina amin'ny 6 sosona ny DuPont 5064H coating, araka ny aseho teo aloha, mba hanome ny Ny inductance ny L3 dia 4.720 ± 0.002 μH ary ny fanoherana dia 4.9 ± 0.1 Ω, raha ny inductance ny L4 dia 7.839 ± 0.005 μH sy 6.9 ± 0.1 Ω, izay mifanaraka tsara amin'ny modely. Ny fitomboan'ny hateviny, ny conductivity, ary ny w/s, izany dia midika fa ny tahan'ny L/R dia nitombo mihoatra ny filaharan'ny halehibeny raha oharina amin'ny sanda ao amin'ny sary 1.
Na dia mampanantena aza ny fanoherana DC ambany, ny fanombanana ny fahatomombanan'ny inductors ho an'ny fitaovana elektronika herinaratra miasa ao amin'ny kHz-MHz dia mitaky ny mari-pamantarana amin'ny frequencies AC. Ny sary 2a dia mampiseho ny fiankinan-doha matetika amin'ny fanoherana sy ny reactance L3 sy L4. , ny fanoherana dia mijanona eo ho eo amin'ny sandany DC, raha ny reactance dia mihamitombo tsikelikely miaraka amin'ny matetika, izay midika fa ny inductance dia tsy miova araka ny efa nampoizina. L3 dia 35,6 ± 0,3 MHz ary L4 dia 24,3 ± 0,6 MHz. amin'ny fatran'ny 11 sy 16 MHz.
Ny fanoherana refesina R sy ny reactance X (a) ary ny kalitao Q (b) ny inductors L3 sy L4 dia mifandray amin'ny matetika.
Mba hampihenana ny dian-tongotra ilaina amin'ny capacitance nomena, dia tsara ny mampiasa teknolojia capacitor amin'ny capacitance manokana lehibe, izay mitovy amin'ny dielectric constant ε mizara amin'ny hatevin'ny dielectric. toy ny dielectric satria manana epsilon ambony kokoa noho ny dielectrics organika voahodina amin'ny vahaolana hafa. , dia amboarina amin'ny fampiasana ranomainty dielectric roa na telo mba hihazonana vokatra tsara.Ny sary 3b dia mampiseho mikrôgrafy SEM cross-sectional amin'ny capacitor solontena vita amin'ny dielectric roa sosona, miaraka amin'ny hatevin'ny dielectric total 21 μm. Ny electrodes ambony sy ambany dia iray-sosona sy enina-sosona 5064H tsirairay avy. Ny micron-sized barium titanate poti dia hita ao amin'ny SEM sary satria ny faritra mamirapiratra dia voahodidin'ny maizina binder organika.Ny ranomainty dielectric mandona ny ambany electrode tsara ary mamorona interface tsara amin'ny sarimihetsika metaly vita pirinty, araka ny aseho amin'ny sary miaraka amin'ny fampitomboana ambony kokoa.
(a) Sarin'ny kapasitera misy faritra dimy samy hafa. (b) Mikrôgrafia SEM cross-sectional amin'ny kapasitera misy dielectric roa sosona, mampiseho dielectric barium titanate sy electrodes volafotsy.(c) Capacitances ny kapasitera misy 2 sy 3 barium titanate sosona dielectric sy faritra samihafa, refesina amin'ny 1 MHz. (d) Ny fifandraisana misy eo amin'ny capacitance, ESR, ary ny fatiantoka ny capacitor 2.25 cm2 misy 2 sosona ny dielectric coatings sy matetika.
Ny capacitance dia mifandanja amin'ny faritra andrasana. Araka ny aseho amin'ny sary 3c, ny capacitance manokana ny dielectric roa sosona dia 0.53 nF/cm2, ary ny capacitance manokana ny dielectric telo sosona dia 0.33 nF/cm2. Ireo soatoavina mifanaraka amin'ny dielectric tsy tapaka ny 13. Ny capacitance sy ny dissipation factor (DF) dia refesina amin'ny frequence samy hafa, araka ny aseho amin'ny sary 3d, ho an'ny capacitor 2,25 cm2 misy dielectric roa sosona. avy amin'ny 1 ka hatramin'ny 10 MHz, raha ao anatin'io faritra io ihany, ny DF dia nitombo avy amin'ny 0,013 ka hatramin'ny 0,023. Satria ny anton'ny fanaparitahana dia ny tahan'ny fahaverezan'ny angovo amin'ny angovo voatahiry ao anatin'ny tsingerin'ny AC tsirairay, ny DF amin'ny 0,02 dia midika fa ny 2% amin'ny herinaratra nokarakaraina. Amin'ny alalan'ny capacitor dia levona.Ity fatiantoka ity dia matetika aseho amin'ny maha-azo antoka ny fanoherana ny andiany mitovy (ESR) mifandray amin'ny andiany miaraka amin'ny kapasitor, izay mitovy amin'ny DF / ωC. ESR dia ambany noho ny 1.5 Ω, ary ho an'ny frequencies lehibe kokoa noho ny 4 MHz, ESR dia ambany noho ny 0.5 Ω. Na dia mampiasa izany teknolojia capacitor, ny μF-kilasy capacitors takiana ho an'ny DC-DC converters mitaky faritra tena lehibe, fa ny 100 pF- nF capacitance isan-karazany sy ny ambany fatiantoka ireo capacitors mahatonga azy ireo mety amin'ny fampiharana hafa, toy ny sivana sy ny resonant circuits .Azo ampiasaina ny fomba isan-karazany mba hampitombo ny capacitance.Ny dielectric tsy tapaka ambony dia mampitombo ny capacitance manokana 37; Ohatra, izany dia azo tanterahina amin'ny alalan'ny fampitomboana ny fifantohana ny barium titanate poti amin'ny ranomainty.A kely kokoa ny hatevin'ny dielectric azo ampiasaina, na dia mitaky ambany electrode amin'ny ambany roughness noho ny ecran-printy volafotsy flake.Thinner, ambany roughness capacitor. sosona azo apetraka amin'ny alalan'ny inkjet fanontam-pirinty 31 na gravure fanontam-pirinty 10, izay azo atambatra amin'ny efijery fanontam-pirinty process.Finally, maro alternating sosona ny metaly sy ny dielectric azo stacked sy pirinty ary mifandray amin'ny parallèle, amin'izany mampitombo ny capacitance 34 isaky ny faritra faritra .
Ny mpanelanelana malefaka ahitana resistor roa dia matetika ampiasaina hanaovana fandrefesana malefaka ilaina amin'ny fanaraha-maso ny valin'ny fanaraha-maso ny mpanelanelana. kely ny fitaovana. Eto, hita fa ny fanoherana ny ravin-taratasy tokana amin'ny ranomainty karbaona vita pirinty amin'ny efijery tokana dia 900 Ω / □. Ity fampahalalana ity dia ampiasaina amin'ny famolavolana resistor tsipika roa (R1 sy R2) ary resistor serpentine (R3). ) miaraka amin'ny fanoherana nominal 10 kΩ, 100 kΩ, ary 1.5 MΩ. Ny fanoherana eo amin'ny soatoavina nominal dia tratra amin'ny fanontana ranomainty roa na telo sosona, araka ny asehon'ny sary 4, sy ny sarin'ireo fanoherana telo. Manaova 8- santionany 12 isaky ny karazany; Amin'ny toe-javatra rehetra, ny fivilian-dàlana mahazatra amin'ny fanoherana dia 10% na latsaka. Ny fiovan'ny fanoherana ny santionany amin'ny sosona roa na telo dia somary kely kokoa noho ny an'ny santionany misy sosona iray. ary ny fifanarahana akaiky amin'ny sanda nominal dia manondro fa ny fanoherana hafa amin'ity sehatra ity dia azo mivantana amin'ny fanovana ny geometry resistor.
Telo samy hafa resistor geometries amin'ny isan-karazany ny karbaona resistive ranomainty coatings.Ny sarin'ny telo resistors dia aseho eo ankavanana.
Ny circuits RLC dia ohatra mahazatra amin'ny fitambarana resistor, inductor, ary capacitor ampiasaina hanehoana sy hanamarinana ny fihetsiky ny singa passive tafiditra ao anatin'ny faritra vita pirinty tena izy. 25 kΩ resistor dia mifandray amin'ny mirazotra amin'izy ireo.Ny sarin'ny flexible circuit dia aseho ao amin'ny Figure 5a. Ny anton'ny fisafidianana an'io fitambarana mifanitsy amin'ny andian-dahatsoratra manokana io dia ny fitondran-tenany dia voafaritra amin'ny tsirairay amin'ireo singa telo samihafa matetika, ka ny Ny fahombiazan'ny singa tsirairay dia azo asongadina sy tombanana. Raha jerena ny fanoherana andiam-pandaharana 7 Ω amin'ny inductor sy ny 1.3 Ω ESR an'ny capacitor, dia nokajiana ny valin'ny fatran'ny fatran'ny faritra. Ny amplitude impedance sy ny dingana ary ny soatoavina voarefy dia aseho ao amin'ny sary 5c sy d. Amin'ny frequences ambany, ny impedance avo amin'ny capacitor dia midika fa ny fitondran'ny circuit dia voafaritra amin'ny alàlan'ny resistor 25 kΩ. mihena ny lalan'ny LC; Ny fitondran'ny circuit manontolo dia capacitive mandra-pahatongan'ny fatran'ny resonant dia 2.0 MHz. Ambonin'ny fatran'ny resonance, ny impedance inductive no manjaka. eto (izay misy inductors sy capacitors dia singa tsara indrindra miaraka amin'ny fanoherana andian-dahatsoratra) dia marina amin'ny faminaniany ny fihetsiky ny faritra amin'ireo matetika ireo.
(a) Sarin'ny fizaran-tany RLC vita pirinty amin'ny ecran izay mampiasa andiana inductor 8 μH sy capacitor 0,8 nF mifanitsy amin'ny resistor 25 kΩ. ,d) Ny amplitude impedance (c) sy ny dingana (d) amin'ny circuit.
Farany, ny inductors sy ny resistors vita pirinty dia ampiharina ao amin'ny boost regulator. Ny IC ampiasaina amin'ity fihetsiketsehana ity dia Microchip MCP1640B14, izay PWM-based synchronous boost regulator miaraka amin'ny fampandehanana matetika 500 kHz. Ny diagram dia aseho amin'ny sary 6a.A 4.7 μH inductor sy capacitors roa (4.7 μF sy 10 μF) dia ampiasaina ho singa fitehirizana angovo, ary roa ny resistors ampiasaina mba handrefesana ny Output malefaka fanaraha-maso ny fanehoan-kevitra. Safidio ny fanoherana sanda hanitsy ny Output malefaka ho 5 V. Ny faritra dia amboarina amin'ny PCB, ary ny fahombiazany dia refesina ao anatin'ny fanoherana ny enta-mavesatra sy ny 3 ka hatramin'ny 4 V mba hanahafana ny bateria lithium-ion amin'ny fanjakana fiampangana isan-karazany. Ny fahombiazan'ny inductors sy resistors vita pirinty dia ampitahaina amin'ny Ny fahombiazan'ny inductors sy ny resistors SMT. Ny capacitor SMT dia ampiasaina amin'ny toe-javatra rehetra satria ny capacitance ilaina amin'ity fampiharana ity dia lehibe loatra ka tsy vita amin'ny capacitors vita pirinty.
(a) Sarin'ny circuit stabilizing voltage.(b–d) (b) Vout, (c) Vsw, ary (d) Ny onjam-pandrefesana mikoriana ao amin'ny inductor, ny voltase fampidirana dia 4.0 V, ny fanoherana ny enta-mavesatra dia 1 kΩ, ary ny inductor vita pirinty no ampiasaina handrefesana. Ny fanoherana sy ny kapasitera amin'ny ety ivelany no ampiasaina amin'ity fandrefesana ity. ) Ny tahan'ny fahombiazana eo amin'ny tampon'ny tendrombohitra sy ny faritra vita pirinty aseho ao amin'ny (e).
Ho an'ny 4.0 V input voltage sy 1000 Ω fanoherana ny enta-mavesatra, ny onjam-pandrefesana amin'ny fampiasana inductors vita pirinty dia aseho ao amin'ny Figure 6b-d. Ny sary 6c dia mampiseho ny voltase amin'ny terminal Vsw an'ny IC; ny voltase inductor dia Vin-Vsw.Ny sary 6d dia mampiseho ny zotra mikoriana ao amin'ny inductor.Ny fahombiazan'ny fizaran-tany miaraka amin'ny SMT sy ny singa vita pirinty dia aseho amin'ny sary 6e ho toy ny fiasan'ny voltase fampidirana sy ny fanoherana enta-mavesatra, ary ny sary 6f dia mampiseho ny tahan'ny fahombiazana ny singa vita pirinty amin'ny singa SMT.Ny fahombiazan'ny refesina amin'ny fampiasana singa SMT dia mitovy amin'ny sanda andrasana omena ao amin'ny taratasin'ny mpanamboatra. Ny an'ny inductors SMT noho ny fanoherana andian-dahatsoratra avo kokoa.Na izany aza, miaraka amin'ny voltase fampidirana avo kokoa sy avo kokoa ny famoahana ankehitriny, ny fahaverezan'ny fanoherana dia lasa tsy dia manan-danja loatra, ary ny fahombiazan'ny inductors vita pirinty dia manomboka manatona ny an'ny inductors SMT. Ho an'ny fanoherana entana> 500 Ω sy Vin = 4.0 V na> 750 Ω ary Vin = 3.5 V, ny fahombiazan'ny inductors vita pirinty dia lehibe noho ny 85% ny inductors SMT.
Ny fampitahana ny onjam-peo amin'izao fotoana izao ao amin'ny Figure 6d miaraka amin'ny fahaverezan'ny hery refesina dia mampiseho fa ny fahaverezan'ny fanoherana ao amin'ny inductor no tena mahatonga ny fahasamihafana eo amin'ny fahombiazan'ny faritra vita pirinty sy ny faritra SMT, araka ny efa nampoizina. 30,4 mW sy 25,8 mW ho an'ny faritra misy singa SMT, ary 33,1 mW sy 25,2 mW ho an'ny faritra misy singa vita pirinty. circuit miaraka amin'ny singa SMT. Ny RMS inductor ankehitriny kajy avy amin'ny onjam-peo ao amin'ny Figure 6d dia 25.6 mA. Satria 4.9 Ω ny fanoherana ny andiany, ny fatiantoka andrasana dia 3.2 mW. Izany dia 96% amin'ny fahasamihafan'ny herin'ny 3.4 mW DC. Ankoatra izany, ny faritra dia amboarina miaraka amin'ny inductors vita pirinty sy resistors vita pirinty ary inductors vita pirinty sy resistors SMT, ary tsy misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny fahombiazana hita eo amin'izy ireo.
Avy eo dia amboarina amin'ny PCB moramora ny mpandrindra voltase (ny fanontam-pirinty sy ny singa SMT dia aseho amin'ny sary fanampiny S1) ary mifandray eo amin'ny bateria lithium-ion malefaka ho loharanon-kery sy ny laharan'ny OLED ho entana. Araka ny Lochner et al. 9 Mba hanamboarana OLEDs, isaky ny piksel OLED dia mandany 0,6 mA amin'ny 5 V. Ny bateria dia mampiasa lithium cobalt oxide sy graphite ho toy ny cathode sy anode, tsirairay avy, ary novokarina tamin'ny alàlan'ny fametahana dokotera, izay fomba fanontam-pirinty mahazatra indrindra.7 Ny Ny fahafahan'ny batterie dia 16mAh, ary ny voltase mandritra ny fitsapana dia 4.0V. Ny sary 7 dia mampiseho ny sarin'ny fizaran-tany amin'ny PCB azo esorina, manome hery ny pixel OLED telo mifandray amin'ny parallèle. fitaovana malefaka sy organika mba hamoronana rafitra elektronika sarotra kokoa.
Sarin'ny circuit regulator voltage amin'ny PCB mora ampiasaina amin'ny fampiasana inductors sy resistors vita pirinty, mampiasa batteries lithium-ion mora ampiasaina amin'ny herinaratra LED organika telo.
Nasehonay ny inductors, capacitors ary resistors vita pirinty misy sanda isan-karazany amin'ny substrate PET flexible, miaraka amin'ny tanjona hanoloana ireo singa entona amin'ny fitaovana elektronika herinaratra. , ary ny sakan'ny tsipika sy ny sakan'ny habaka, ary amin'ny alàlan'ny fampiasana sosona matevina amin'ny ranomainty ambany fanoherana.Ireo singa ireo dia ampidirina ao anatin'ny fizaran-tany RLC vita pirinty sy azo esorina tanteraka ary mampiseho fitondran-tena elektrônika azo vinavinaina ao amin'ny kHz-MHz, izay lehibe indrindra. mahaliana amin'ny elektrônika herinaratra.
Ny tranga fampiasa mahazatra ho an'ny fitaovana elektrônika herinaratra vita pirinty dia rafitra elektrônika mora azo ampiasaina na mitambatra amin'ny vokatra, ampiasain'ny bateria azo averina (toy ny lithium-ion), izay afaka miteraka voltase miovaova araka ny toetry ny fiampangana. Raha ny entana (anisan'izany ny fanontana sy fitaovana elektronika organika) dia mitaky voltora tsy tapaka na avo kokoa noho ny fivoahan'ny voltase amin'ny batterie, ilaina ny regulator voltora. amin'ny 5 V avy amin'ny famatsiana herinaratra bateria miovaova. Ao anatin'ny isan-karazany amin'ny enta-mavesatra sy ny voltase fampidirana, ny fahombiazan'ity faritra ity dia mihoatra ny 85% amin'ny fahombiazan'ny faritra fanaraha-maso amin'ny fampiasana ny inductors sy ny resistors. Ny fatiantoka resistive ao amin'ny inductor dia mbola ny fetran'ny fampandehanana ny faritra amin'ny ambaratonga avo amin'izao fotoana izao (mihoatra ny 10 mA ny fidirana amin'izao fotoana izao). an'ny IC. Satria maro ny fitaovana vita pirinty sy organika dia mitaky tondra-drano somary ambany, toy ny OLED kely ampiasaina amin'ny fampisehoana ataontsika, ny inductors herinaratra vita pirinty dia azo heverina ho mety amin'ny fampiharana toy izany. azo tratrarina ny fahombiazan'ny mpanova ankapobeny ambony kokoa.
Amin'ity asa ity, ny mpanelanelana malefaka dia naorina amin'ny PCB nentim-paharazana, PCB malefaka sy ny teknolojia fametahana singa tendrombohitra, raha ny singa vita pirinty kosa dia amboarina amin'ny substrate misaraka. Ny sarimihetsika vita pirinty dia tokony hamela ny singa passive, ary koa ny fifandraisana misy eo amin'ny fitaovana sy ny pads mifandray amin'ny tampon'ny tendrombohitra, mba hatao pirinty amin'ny substrate rehetra. ny faritra manontolo haorina amin'ny substrate mora (toy ny PET) tsy mila dingana subtractive toy ny PCB etching.Noho izany, ireo singa passive vita pirinty vita pirinty novolavolaina tamin'ity asa ity dia manampy amin'ny fametrahana ny lalana ho an'ny rafitra elektronika malefaka izay mampiditra angovo sy entana. miaraka amin'ny fitaovana elektrônika mahery vaika, mampiasa substrates tsy lafo, indrindra ny fizotran'ny additive ary kely indrindra Ny isan'ny singa entona ambonin'ny tany.
Amin'ny fampiasana ny fanontam-pirinty Asys ASP01M sy ny efijery vy tsy misy pentina nomen'ny Dynamesh Inc., ny sosona rehetra amin'ny singa passive dia natao pirinty tamin'ny substrate PET azo esorina miaraka amin'ny hatevin'ny 76 μm. tsipika isaky ny santimetatra ho an'ny sosona dielectric sy ny sosona fanoherana. Mampiasà hery squeegee 55 N, hafainganam-pandeha fanontana 60 mm / s, halavirana 1,5 mm, ary squeegee Serilor misy hamafin'ny 65 (ho an'ny metaly sy ny fanoherana. sosona) na 75 (ho an'ny sosona dielectric) ho an'ny fanontam-pirinty.
Ny sosona conductive-ny inductors sy ny fifandraisana amin'ny capacitors sy ny resistors-dia atao pirinty amin'ny DuPont 5082 na DuPont 5064H volafotsy microflake ranomainty. no ampiasaina.Ny sosona dielectric tsirairay dia novokarina tamin'ny fampiasana tsingerin'ny fanontam-pirinty mandeha roa (mando-mando) mba hanatsarana ny fitoviana amin'ny sarimihetsika. maro coatings amin'ny fitaovana iray ihany no maina tamin'ny 70 ° C nandritra ny 2 minitra teo anelanelan'ny coatings.Aorian'ny fampiharana ny farany akanjo ny fitaovana tsirairay, ny santionany dia nendasina tamin'ny 140 ° C nandritra ny 10 minitra mba hiantohana ny fanamainana tanteraka. Ny mpanonta dia ampiasaina hanitsiana ny sosona manaraka.Ny fifandraisana amin'ny afovoan'ny inductor dia tratra amin'ny alàlan'ny fanapahana lavaka eo amin'ny pad afovoany sy ny dian'ny fanontam-pirinty stencil ao ambadiky ny substrate miaraka amin'ny ranomainty DuPont 5064H. Ny fifandraisana eo amin'ny fitaovana fanontam-pirinty dia mampiasa Dupont ihany koa. 5064H stencil printing. Mba hampisehoana ny singa vita pirinty sy ny singa SMT amin'ny PCB mora vidy aseho ao amin'ny Figure 7, ireo singa vita pirinty dia mifandray amin'ny alàlan'ny Circuit Works CW2400 conductive epoxy, ary ny singa SMT dia mifandray amin'ny fametahana nentim-paharazana.
Lithium cobalt oxide (LCO) sy graphite-based electrodes dia ampiasaina ho cathode sy anode ny bateria, tsirairay avy. Ny cathode slurry dia fifangaroan'ny 80% LCO (MTI Corp.), 7.5% graphite (KS6, Timcal), 2.5 % mainty karbaona (Super P, Timcal) ary 10% polyvinylidene fluoride (PVDF, Kureha Corp.). ) Ny anode dia fifangaroan'ny 84wt% graphite, 4wt% carbon black ary 13wt% PVDF.N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP, Sigma Aldrich) dia ampiasaina handrava ny PVDF binder ary hanaparitahana ny slurry. Ny slurry dia homogenized amin'ny Mihetsiketsika amin'ny mixer vortex mandritra ny alina.Ny 0.0005 santimetatra matevina matevina ary ny foil nickel 10 μm dia ampiasaina ho mpanangona amin'izao fotoana izao ho an'ny cathode sy anode. mm / s.Hafanaina ny electrode ao anaty lafaoro amin'ny 80 °C mandritra ny 2 ora hanesorana ny solvent. Ny haavon'ny electrode aorian'ny fanamainana dia eo amin'ny 60 μm, ary mifototra amin'ny lanjan'ny fitaovana mavitrika, ny fahaiza-manaon'ny teorika dia 1.65 mAh. /cm2. Ny electrodes dia notapatapahina ho refy 1.3 × 1.3 cm2 ary nafanaina tao anaty lafaoro banga amin'ny 140 ° C mandritra ny alina, ary avy eo dia nofehezina tamin'ny kitapo laminate aluminium tao anaty boaty fonon-tanana feno azota. anode sy cathode ary 1M LiPF6 ao amin'ny EC / DEC (1: 1) dia ampiasaina ho electrolyte bateria.
Green OLED dia misy poly(9,9-dioctylfluorene-co-n-(4-butylphenyl)-diphenylamine) (TFB) ary poly((9,9-dioctylfluorene-2,7- (2,1,3-benzothiadiazole- 4, 8-diyl)) (F8BT) araka ny fomba voalaza ao amin'ny Lochner et al.
Ampiasao ny Dektak stylus profiler mba handrefesana ny hatevin'ny sarimihetsika. Notapahina ny sarimihetsika mba hanomanana santionany amin'ny fizarana ho an'ny fanadihadiana amin'ny alàlan'ny scanning electron microscopy (SEM). horonan-tsary ary hamafisina ny fandrefesana ny hateviny.Ny fandalinana SEM dia natao tamin'ny voltase manafaingana ny 20 keV ary ny halaviran'ny asa mahazatra 10 mm.
Mampiasà multimeter dizitaly handrefesana ny fanoherana DC, ny voltase ary ny kojakoja. Tektronix TDS 5034 oscilloscope handrefesana ny onjam-pandrefesana malefaka.
Ahoana ny fitanisana an'ity lahatsoratra ity: Ostfeld, AE, sns. Fanontam-pirinty passive singa ho an'ny fitaovana elektronika matanjaka.science.Rep. 5, 15959; doi: 10.1038/srep15959 (2015).
Nathan, A. et al.Flexible electronics: the next ubiquitous platform.Process IEEE 100, 1486-1517 (2012).
Rabaey, JM Human Intranet: Toerana ihaonan'ny vondrona amin'ny olombelona.Taratasy navoaka tao amin'ny 2015 European Conference and Exhibition on Design, Automation and Testing, Grenoble, France.San Jose, California: EDA Alliance.637-640 (2015, 9 martsa- 13).
Krebs, FC etc.OE-A OPV demonstrator anno domini 2011. Energy environment.science.4, 4116–4123 (2011).
Ali, M., Prakash, D., Zillger, T., Singh, PK & Hübler, fitaovana fijinjana angovo piezoelektrika vita pirinty AC. Fitaovana angovo mandroso.4. 1300427 (2014).
Chen, A., Madan, D., Wright, PK & Evans, JW Dispenser-printy fisaka matevina film thermoelectric angovo generator.J. Micromechanics Microengineering 21, 104006 (2011).
Gaikwad, AM, Steingart, DA, Ng, TN, Schwartz, DE & Whiting, GL Batterie vita pirinty avo lenta azo ampiasaina amin'ny herin'ny fitaovana elektronika vita pirinty.App Physics Wright.102, 233302 (2013).
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA Ny fivoarana farany amin'ny batteries mora pirinty vita pirinty: fanamby mekanika, teknolojia fanontana ary ho avy. Teknolojia angovo.3, 305–328 (2015).
Hu, Y. etc.Rafitra fandrefesana midadasika izay manambatra ny fitaovana elektronika midadasika sy CMOS ICs ho an'ny fanaraha-maso ara-pahasalamana ara-drafitra.IEEE J. Solid State Circuit 49, 513-523 (2014).