银油墨的激光烧结用于按需制造用于空间应用的电子产品

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 太空技术 太空技术

背景情况:

• 太空制造 (ISM) 需要低功耗的方法来制造电子元件.
• 印刷电子产品为太空应用提供了一个有前途的解决方案,包括水回收传感器.

研究的目的:

• 研究激光烧结作为在太空中制造印刷电子产品的低功耗方法.
• 评估不同激光系统在基板上烧结银 (AgPd) 的效率.
• 开发用于太空应用的液体导电传感器.

主要方法:

• 使用连续波 (445 nm,808 nm,915 nm,1064 nm) 和脉冲 (1040 nm fs) 激光在基板上激光烧结AgPd.
• 激光参数的系统变化:波长,功率 (CW为 1-6 W,fs为 0.1-1 W),以及扫描速度 (0.1-1 mm/s).
• 与烧结和热干燥样品进行比较分析,包括表面形态和导电性测量.
• 使用COMSOL Multiphysics 6.2基于短暂热传递的数据驱动模型的开发.

主要成果:

• 445nm激光显示出最高的效率,达到8.9 × 10^5 S/m的最大导电率.
• 其他激光器实现的最大导电量为:808 nm (3.1 × 10^5 S/m),915 nm (2.1 × 10^5 S/m),1064 nm (4.1 × 10^5 S/m) 和1040 nm fs (1.1 × 10^1 S/m).
• 在中炼的AgPd达到3.0 × 10^6 S/m,而热干燥的样品达到2.1 × 10^4 S/m. 模拟结果支持实验发现.

结论:

• 激光烧结,特别是使用445nm激光器,是一种有效的低功耗方法,用于在太空中制造导电性AgPd油墨.
• 这项技术可以制造液体导电性传感器,用于关键的空间应用,如水回收.
• 开发的模拟模型有助于理解和优化ISM的激光烧结过程.