Жидкие токопроводящие сплавы металлов

[proxy3d]

5 часов назад, Arkadiy сказал:

Ну какой электролит на силиконовой основе? вы о чем? Силикон не диссоциирует, поэтому ни ках электролитов из него в принципе не получится. Это АЗЫ электрохимии! А вот наполнить силикон алюминием, графитом, графеном, нанотрубками, фуллереном, даже медными или серебряными порошками можно. притом на стадии мономера, а потом провести полимеризацию и получить электропроводную силиконовую резину

ну а вдруг, наука не стоит на месте) поэтому и искал какие то  новые исследования... а так пытался сделать электролит на основе диметикона и циклометикона

наполнить токопроводящими порошками можно, но мне нужна была устойчивая ионопроводящая жидкость. поэтому и рассматривал диметикон и циклометикон в качестве основы вместо воды или глицерина. 

[proxy3d]

4 часа назад, бродяга_ сказал:

песок обвалять в графите тоже проводит ток, но это не для гибких и тянущихся в длину систем.

надо искать органику, волокна пружины, обжигать до углерода и покрыть серебром.

хотя ресурс будет на очень.

собственно такая резина в продаже есть. Проводимость у нее средненькая, но главная проблема в том, что у каждого продукта показания проводимости получаются немного разные...  и главное это время эксплуатации непредсказуемое, кроме того как резина будет терять свой свойства ни кто не знает (может через год ухудшить сопротивление в 2 раза, а может через 2 года, а может и в 5 раз). Поэтому на практике ее не используют в таких задачах.

[Arkadiy]

1 час назад, proxy3d сказал:

собственно такая резина в продаже есть. Проводимость у нее средненькая, но главная проблема в том, что у каждого продукта показания проводимости получаются немного разные...  и главное это время эксплуатации непредсказуемое, кроме того как резина будет терять свой свойства ни кто не знает (может через год ухудшить сопротивление в 2 раза, а может через 2 года, а может и в 5 раз). Поэтому на практике ее не используют в таких задачах.

Какое входное сопротивление ваших  предполагаемых микросхем? Какие рабочие токи? Какие допустимые потери на проводниках?

Как у вас с электроникой?

[proxy3d]

Насчет того, что можно смешать силиконовую основу говорят многие рецепты. только делать это хитро.

например Диметикон хорошо совместим с Циклометикон, но оба имеют разные свойства... хотя оба не растворяются в воде, глицерине и этаноле, устойчив к окислению и т.д.

но они растворяются в маслах и используются для того чтобы снизить жирность в них.

при этом они растворяются в безводных спиртах (ЭТАНОЛ, безводный Этиловый спирт, пропанол), а так же с воском (при нагревании и расплавлении)

в принципе в качестве эмульгатора встречал использование Abil EM-90 он хорошо растворим в в спиртах, силиконах, маслах и холодной воде.. как раз в составах где входит Циклометикон и вода, я нахожу этот эмульгатор, но возможно он там для другого

но чаще всего конечно все дело в том, что в тех составах условно 1 гр Диметикон и 100 гр воды... кончено тут сильно пропорции изменить не получиться или оказаться от воды. в данном случае Диметикон просто как добавка.

С другой стороны они совместимы Этанолом. В то же время в антисептиках у нас - этанол, 3-процентная перекись водорода и глицерин в соотношении 20:3:1... можно попробовать поиграться с пропорциями. тот KCLхорошо растворим в перекиси водорода и хуже в глицерине. Как вариант: KCL + Перекись водорода, затем нагреть и добавить глицерин, после чего дать остыть немного и добавить этанол уже и затем Циклометикон либо смесь Циклометикон+Диметикон. Как вариант сначала подготовить этанол с силиконом в одном растворе и потом смешать уже его с раствором с KCL.

Правда сомневаюсь в успехе, так как думаю либо KCL выпадет в осадок либо силикон не захочет реагировать.. То есть смешать вне больших пропорциях может и возможно. Правда даже если все нормально то перекись водорода так же хорошо испаряется и даже если все хорошо то KCL хреново растворяется в остальном и выпадет в осадок.

может уже придумали какие то связующие соединения, которые одновременно могли бы помочь связать все это и заставить хлорид калия оставаться растворимым.?‍♂️ а мы об этом не знаем))

[proxy3d]

40 минут назад, Arkadiy сказал:

Какое входное сопротивление ваших  предполагаемых микросхем? Какие рабочие токи? Какие допустимые потери на проводниках?

Как у вас с электроникой?

при сплавах галлия и серебра показания близки к меди.. у сплава галлия (там в составе индий и олово и остальные компоненты для различных характеристик типа от коррозии и т.д.) получается хуже раза в 2,5-3 чем у меди

в случае состава на серебре, то он лучше сплава галлия, но из за того что там микрочастицы серебра то у него хуже свойства на растяжения.

насчет токов то предстоит как раз работа по изучению.. это займет несколько месяцев. Но из того что знаю, сплав галлия используется в микроэлектронике. Но честно не могу без исследований сказать. а их запуск будет с июля этого года (так как ни кто подобных исследований не делал.. сплав галлия только начинает набирать обороты в этой области). Но как я уже сказал при крупных сечениях дорожки (при ручном методе) 2,5-3 хуже чем у меди (но подозреваю что и тут можно улучшить немного если сделать добавки по принципу серебряного).

Рабочие токи тоже буду смотреть уже во время исследований, так как на данный момент такой цели не стояло и использовали до 12V-2А? больше нужды не было.

А вообще смысл этой работе как раз понять, какие допустимые значения будут возможно, за счет того что автоматизировали этот процесс и можно делать очень точные и тонки дорожки. Дальше у меня полгода будет на то, чтобы испробовать различные материалы и в программе зашить их свойства и сделать описание какие и для чего можно использовать. 

Предполагаемая ширина дорожки 0,1-0,3 мм.. а вот с высотой надо будет играться. Аналогично и с входным напряжением, надо будет экспериментировать - это все будет после июня.

 

[Arkadiy]

17 минут назад, proxy3d сказал:

при сплавах галлия и серебра показания близки к меди.. у сплава галлия (там в составе индий и олово и остальные компоненты для различных характеристик типа от коррозии и т.д.) получается хуже раза в 2,5-3 чем у меди

в случае состава на серебре, то он лучше сплава галлия, но из за того что там микрочастицы серебра то у него хуже свойства на растяжения.

насчет токов то предстоит как раз работа по изучению.. это займет несколько месяцев. Но из того что знаю, сплав галлия используется в микроэлектронике. Но честно не могу без исследований сказать. а их запуск будет с июля этого года (так как ни кто подобных исследований не делал.. сплав галлия только начинает набирать обороты в этой области). Но как я уже сказал при крупных сечениях дорожки (при ручном методе) 2,5-3 хуже чем у меди (но подозреваю что и тут можно улучшить немного если сделать добавки по принципу серебряного).

Рабочие токи тоже буду смотреть уже во время исследований, так как на данный момент такой цели не стояло и использовали до 12V-2А? больше нужды не было.

А вообще смысл этой работе как раз понять, какие допустимые значения будут возможно, за счет того что автоматизировали этот процесс и можно делать очень точные и тонки дорожки. Дальше у меня полгода будет на то, чтобы испробовать различные материалы и в программе зашить их свойства и сделать описание какие и для чего можно использовать. 

Предполагаемая ширина дорожки 0,1-0,3 мм.. а вот с высотой надо будет играться. Аналогично и с входным напряжением, надо будет экспериментировать - это все будет после июня.

 

Что там изучать? Если  микросхемы  на биполярных транзисторах, , то входное сопротивление от нескольких килоом и выше, если на КМОП, то мегаомы.

12В -2А - это уже силовые элементы и их лучше вынести на отдельную плату.

В мою бытность технологом в цехе печатных плат на двухсторонних платах  минимальная ширина проводников была 0,25 мм, на многослойных -0,12 мм.

Дорожки делали фотолитографией позитивным или негативным методами.

Лучше все понять заранее, а то потом времени на понимание не будет, а надо уже в Фонд очередной отчет писать...

[proxy3d]

1 час назад, Arkadiy сказал:

Что там изучать? Если  микросхемы  на биполярных транзисторах, , то входное сопротивление от нескольких килоом и выше, если на КМОП, то мегаомы.

12В -2А - это уже силовые элементы и их лучше вынести на отдельную плату.

В мою бытность технологом в цехе печатных плат на двухсторонних платах  минимальная ширина проводников была 0,25 мм, на многослойных -0,12 мм.

Дорожки делали фотолитографией позитивным или негативным методами.

Лучше все понять заранее, а то потом времени на понимание не будет, а надо уже в Фонд очередной отчет писать...

Тут полностью согласен. Но у меня как раз с июня будет полгода на то чтобы написать отчет. По идеи должен начать в мае, но как всегда все немного затянулось из за материалов. мембраны у меня из Китая и Германии, поэтому немного больше времени уходит сейчас. Плюс я сейчас бьюсь над вопросом, как лeчше фиксировать контакты. Они автоматически ставятся и дальше дозатор должен их фиксировать чем-то.. я сейчас пытаюсь найти что-то подходящее в России под эти цели (чтобы было с чем пробовать). Если не найду то придется использовать смолу на УФ, хорошо что размеры контактов маленькие очень в среднем 2-3 мм в диаметре, поэтому надеюсь что УФ смола быстро затвердеет, иначе весь процесс просто встанет. Как второй вариант, это вставка контактов на пробив (пробил слой и внутри обратно не вылезет), но тут вопрос к герметичности и значит снова возвращаемся к герметизации контактов чем-то.

Насчет 12В-2А. это просто описание нагрузки которую я пробовал подавать, но надо смотреть сколько это дело проживет под ней. Так как я могу в качестве подложки использовать любые материалы, то как вариант подобрать подложку с высокой теплопроводностью, чтобы она отдавала тепло при нагревании (если оно будет сильным при 2А спустя длительное время). Опять же без исследований я не могу сказать четко, а их мне еще предстоит провести. Поэтому я сейчас ищу как можно больше вариантов с чем могу работать. Например может вообще заполнение электролитом окажется в 100 раз лучше чем сплавами, я не знаю сейчас. То что такие идеи есть, что пробовать - это уже прекрасно, хуже если бы я зацикливался бы на первоначальном плане.

 

Насчет ширины проводника, то тут оказалось что принцип создания создания микрофлюидных чипов такой же как и тянущейся электроники (я не про технологию производства), в обоих случаях есть микродорожки только в случае микрофлюидики там течет реагент, кровь и т.д. там толщина дорожки 0,01 мм (мое оборудование пока такого не выдаст, но если окажется что все хорошо на более крупных то буду делать вторую разработку оборудования с большей точностью.. просто она значительно дороже и под нее можно просить грант только если все нормально пройдет с этой установкой).

Я к тому, что ширина дорожки сейчас у меняя ограничена точностью в 0,1 мм, высота в принципе 0,01 мм.  Кол-во слоев не ограничено. Толщина мембраны любая.. в моем случае сейчас на тестах это 0.6 мм, 1 мм и 2 мм...задача сделать различные электронные схема и микрофлюидные чипы для демонстрации технологии, поэтому собираю от всех различные заказы (пока бесплатно делать буду). Заодно на них определюсь что можно выжать, какие альтернативы есть подложки, токопроводящие жидкости, контакты . фиксаторы контактов.. так как моя установка в принципt может работать с любыми из них.

Насчет фотолитографии я знаю, но она отлично подходит для твердой электроники.

 

В тянущейся ее тоже в лабораториях пробовали (то что описываю ниже относится применительно к тянущейся электронике):

Литография с помощью паттернов
- литографии фоторезиста
- ручной ролик, распределяет галлий по каналам
- отрыв подложки
Недостатки: Данный метод имеет недостатки, связанные с тем, что сплав прилипает к подложке/ролику. Фоторезистивный метод более дорогой и длительный, так как на отверждение необходимо некоторое время.

 

Параметр анализа	Мой продукт	mlabrobotics	dupont	FPC / FFC шлейфы	Провода
Максимальное кол-во скручиваний и изгибов	Неограниченное	Неограниченное	Неограниченное	Сильно ограничен	Сильно ограничен
Деформация	до 700%	до 500%	до 200%	Не могут растягиваться	Не могут растягиваться
Угол изгиба	Без ограничений	Без ограничений	Без ограничений	Должен в 10 раз превосходить толщину гибкой части	Сильно зависит от кол-ва изгибов
Стоимость за 1 метр сечением 1 мм в изоляции	80 руб	500$	350$	20-30 руб	10 руб
Стоимость сплава	4000 руб	40000-50000 руб	40000-50000 руб	490 руб	490 руб

 

один из примеров использования - Тензорные датчики
https://www.researchgate.net/publication/281521367_Stretching_and_Twisting_Sensing_With_Liquid-Metal_Strain_Gauges_Printed_on_Silicone_Elastomers
Изготовленный жидкометаллический тензометр, можно измерить 700% деформации, что невозможно  измерять с помощью твердотельных тензодатчиков.
 

Я бы рад изначально все узнать, но и так тянулся долго.. изначально я вообще не планировал использовать ничего кроме сплава галлия, но в итоге понял что могу использовать на своей установке и чернила на серебре и жидкие электролиты. Кроме того микрофлюидика тоже не входила в мои планы изначально, но биомембраны которые я закупаю в Германии изначально используются для микрофлюидики (я до этого поверхностно углублялся в эту тему), и когда начал изучать то увидел что там все тоже самое как в случае с тянущейся электроникой только вместо токопроводящей дорожки реагент. Заодно сразу появилась мысль совместить электронику на жидких сплавах и микрофлюидику или серебром.

[proxy3d]

Пример от китайцев: устройство может растягиваться в 6 раз и более и не теряет работоспособности после нескольких тысяч деформаций. Испытания показали, что после 10 тысяч циклов деформации сопротивлении цепи изменилось всего на 3%. Проводимость участков из жидкого металла достигает 2316 сименсов на сантиметр, а минимально возможная толщина устройства составляет 15 микрометров.
https://topcor.ru/1690-v-kitae-razrabotali-gibkuju-jelektroniku.html

из минусов у них технология производства.

 

Как альтернатива серебряным чернилам, я находил следующее: Исследователи научились модифицировать вязкость жидкого при комнатной температуре сплава для того, чтобы использовать его в качестве сырья для 3D-печати. В сплав добавили частицы никеля, которые придали ему пастообразную консистенцию, удобную для печати

 

насчет подложки которую использую:

Thickness:0.15~3mm
width:300mm
Length:50m/roll,100m/roll
Tensile strength:3~7 Mpa

 

из аналогов вот это

https://www.mlabrobotics.com/

http://www.dupont.com/products-and-services/electronic-electrical-materials/printed-electronics/products/stetchable-inks-for-wearable-electronics.html

 

[proxy3d]

А кто знает кто в России занимается призаодством чернил на серебре? Я не нашёл. Экспериментировать это надолго и если кто есть то лучше обратится к ним. А то все кого знаю это du point. 

Я читал что в Дагестане сделали, но не смог найти контакты их

https://www.google.com/amp/s/nauka.tass.ru/nauka/6256947/amp

[бродяга_]

40 минут назад, proxy3d сказал:

Я не нашёл.

ищи в патентах.