Формирование микроразмерных функциональных элементов на жестких и гибких подложках методом аэрозольной печати чернилами на основе наночастиц Pt и Ag тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Арсенов Павел Владимирович

• Арсенов Павел Владимирович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Арсенов Павел Владимирович

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Технологии печатной электроники

1.1.1 Трафаретная печать

1.1.2 Флексографическая печать

1.1.3 Гравюрная печать

1.1.4 Чернильная микроплоттерная печать

1.1.5 Струйная печать

1.1.4 Аэрозольная печать

1.2 Главные задачи в печатной электронике и аэрозольной печати

1.2.1 Стабильность чернил в процессе печати

1.2.2 Совместимость чернил и подложки в процессе печати

1.2.3 Контроль качества и воспроизводимости в процессе аэрозольной печати

1.3 Состояние исследований формирования микронагревателей и структур из Р1

1.4 Состояние исследований формирования микроантен на гибких подложках

1.5 Состояние исследований формирования высокоаспектных микроструктур

1.6 Выводы к главе

Глава 2. Применяемые в работе методы исследований

2.1 Синтез металлических Р1 наночастиц в импульсно-периодическом газовом разряде

2.2 Методы исследований металлических и Р1:) наночастиц

2.2.1 Исследования наночастиц в потоке газа

2.2.2 Электронная микроскопия металлических (Л§, Р1:) наночастиц

2.3 Методы создания чернил на основе металлических наночастиц Р1 для аэрозольной печати

2.4 Метод аэрозольной печати микроструктур, включающий процессы формирования аэрозольных наночастиц, их транспортировку и фокусировку на подложку

2.5 Метод подогрева и спекания осажденных микроструктур

2.6 Методы исследований свойств сформированных микроструктур на подложках

2.6.1 Микроскопические исследования

2.6.2 Оптическая бесконтактная профилометрия

2.7.3 Измерения удельного электрического сопротивления

2.7.4 Измерения адгезионных свойств

2.10 Выводы к главе

Глава 3. Аэрозольное формирование Р1 микронагревателей

3.1 Получение стабильных платиновых чернил

3.1.1 Синтез Р1 наночастиц в импульсно-периодическом газовом разряде

3.1.2 Получение стабильных Р1 чернил

3.2 Оптимизация параметров аэрозольной печати для нанесения Р1 чернил

3.2.1 Влияния расхода аэрозоля и ограждающего газа на форму и размеры микроструктур

3.2.2 Влияния скорости и слоев печати на форму и размеры микроструктур

3.2.4 Исследование удельной проводимости печатных Р1 микростуктур

3.3 Исследование характеристик печатных Р1 микроструктур для создания микронагревателей

3.3.1 Аэрозольное формирование Р микронагревателей

3.3.2 Характеристика теплового излучения печатных Р1 микронагревателей

3.4 Выводы к главе

Глава 4. Аэрозольное формирование высокочастотных Л§ микроантенн

4.1 Оптимизация параметров печати для нанесения Л§ микроструктур на основе коммерческих чернил

4.1.1 Влияния диаметра сопла, расхода аэрозоля и ограждающего газа на форму и размеры Л§ микроструктур

4.1.2 Исследование удельной проводимости Л§ микроструктур

4.2 Исследование формирования высокочастотных микроантенн на гибких полимерных подложках

4.2.1 Описание проектируемой микроантенны

4.2.2 Аэрозольная печать микроантенны и исследование ее характеристик

4.3 Выводы к главе

Глава 5. Формирование высокоаспектных микроструктур из изготовленных Р1 и коммерческих Л§ чернил

5.1 Исследование формирования высокоаспектных Л§ микроструктур

5.2 Исследование формирования высокоаспектных Р1 микроструктур

5.3 Выводы к главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений От автора

98

Список публикаций по теме диссертации

Список процитированной литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование микроразмерных функциональных элементов на жестких и гибких подложках методом аэрозольной печати чернилами на основе наночастиц Pt и Ag»

Актуальность исследований

В последние годы технология печатной электроники (ПЭ) привлекла значительное внимание из-за ее потенциала для упрощения этапов формирования микроструктур и снижения затрат по сравнению с обычной фотолитографией в микронном диапазоне проектных размеров [1]. С другой стороны, технология ПЭ представляет собой одноэтапный процесс осаждения с последующим спеканием (или обжигом) для активации функциональных возможностей печатных чернил. Примеры возможностей ПЭ включают изготовление таких устройств, как органические светоизлучающие диоды, органические солнечные элементы, тонкопленочные транзисторы, логические схемы, метки радиочастотной идентификации (RFID) и сенсоры.

Аэрозольная печать (АП) была разработана в 2007 году компанией Optomec, Inc. для удовлетворения растущего спроса на миниатюрную и гибкую электронику. По данным Thomson Reuters, за последние пять лет было опубликовано более 500 журнальных статей, в которых используются возможности АП для исследований в области ПЭ. По сравнению с другими технологиями ПЭ, такими как трафаретная печать и струйная печать, АП продемонстрировала превосходные возможности, например, меньший размер элемента, возможность наносить более тонкие слои, больший набор доступных чернил и материалов подложки, возможность 3Д-печати и низкая температура обработки напечатанных структур. Эти преимущества делают АП одной из самых конкурентоспособных производственных технологий в индустрии ПЭ на сегодняшний день.

Процесс АП также быстр, гибок и имеет высокую устойчивость к ошибкам оператора. Он экономит время проектировщиков схем за счет прямого преобразования шаблонов из файлов CAD/CAM в прототипы. Он также имеет гораздо более широкий спектр чернил и подложек. Самое главное, это значительно упрощает процесс изготовления. Отметим, что альтернативные методы печати, например,

процессы маскирования и трафаретной печати требуют нескольких шагов для изготовления схемы.

В настоящее время возрастает интерес к исследованиям процессов формирования проводящих микроструктур методами печати с использованием нанодисперсий (чернил на основе наночастиц металлов) благодаря перспективной возможности получения элементов микроэлектроники подобными аддитивными методами с высокой производительностью и эффективностью. Чернильные аддитивные методы позволяют формировать активные и пассивные компоненты микроэлектроники путем прямого осаждения функциональных материалов в форме наночастиц на поверхность подложки, в том числе гибкой пластиковой [2-6], без использования дорогостоящих фотолитографических масок и трафаретов [7-9].

Среди активно развивающихся методов печати чернильная аэрозольная печать является наиболее перспективной, поскольку позволяет формировать функциональные элементы с минимальным латеральным размером до 10 мкм [10] как на плоских, так и на искривленных подложках. Известны исследования по применению данного метода для получения транзисторов [11-14], индуктивных и резистивных элементов, сенсоров [15], солнечных батарей [16-19] и межсоединений [20]. Установки аэрозольной печати отличаются высокой эффективностью, гибкостью и безопасны для окружающей среды по сравнению с традиционными методами получения микроструктур с применением фотолитографии и химического травления. Процесс аэрозольной 3D-печати представляет собой прямую печать сфокусированным потоком аэрозольных частиц, реализуется в атмосферных условиях и исключает необходимость в литографии или вакуумном осаждении. Для осаждения функционального материала требуется только стабильная нанодисперсия с вязкостью менее 1000 сП и размером активных частиц менее 1 мкм [10].

Как правило, для получения проводящих элементов в качестве чернил используют коллоидные растворы на основе наночастиц серебра, меди, золота, платины и других металлов, благодаря их хорошей электропроводности. Однако напечатанные

микроструктуры, получаемые исследователями ранее, имели относительно низкую удельную проводимость, примерно в 5-10 раз меньшую по сравнению с удельной проводимостью кристаллического металла [21]. Столь низкая удельная проводимость металлических микроструктур, получаемых чернильной печатью, обусловлена наличием значительного количества дефектов и достаточно высокой пористостью получаемого материала, а также микроискажениями кристаллической решетки материала, возникающими благодаря различию коэффициентов теплового расширения напечатанной структуры и подложки [22]. Для ряда элементов микроэлектроники столь низкая электропроводность оказывается неприемлемой из-за низкой функциональной эффективности.

В частности, в таких элементах микроэлектроники, как высокочастотные микроантенны, межсоединения, токоведущие шины дисплеев, микросенсоры и другие, требуется одновременно достаточно узкая ширина печатной линий (порядка 10 - 30 мкм) и высокая удельная проводимость структур для достижения высоких функциональных характеристик [21,23,24]. Поэтому существует актуальная потребность в изучении возможностей формирования микроструктур с узкой шириной печатной линии при высокой удельной проводимости материала, что должно приводить к высоким функциональным характеристикам сформированных микроэлектронных устройств.

Известно не так много работ, посвященных исследованиям процессов формирования микроструктур из узких линий (10 - 30 мкм) с высокой удельной проводимостью, формируемых методом аэрозольной печати. Так, ранее в работе [25] установлено, что в однопроходном режиме аэрозольной печати за счет оптимизации расходов аэрозоля и фокусирующего газа возможно получение узких (20 мкм) линий серебра, но удельная проводимость при этом достаточно низкая (в 5-6 раз хуже, чем у кристаллического металла). При этом в работе [25] показано, что увеличение числа проходов печати и уменьшение скорости перемещения подложки не приводят к улучшению электрической проводимости линий. С этой целью требуется более

детальное изучение возможности АП для создания высокопроводящих микроструктур.

В этой связи, имеется актуальная востребованность в исследованиях возможности реализации новых процессов аэрозольной печати, обеспечивающих формирование микроструктур с узкими линиями (порядка 10 - 30 мкм) и с высокой удельной проводимостью. В настоящей работе предполагается исследовать процессы аэрозольной печати на термически подогреваемой подложке, в которых за счет температурного воздействия на осаждаемый материал, высокой скорости перемещения подложки, малых размеров наночастиц и количества проходов печати будут обеспечиваться условия формирования узких линий с повышенной удельной проводимостью микроструктур из наночастиц Ag и Pt [26-28].

Цель и задачи исследований

Настоящая работа связана с продвижением и применимостью аэрозольной печати (АП) для изготовления высокочастотных микроантен, микронагревателей для газовых сенсоров и т.д. Это должно способствовать появлению новых возможностей и преимуществ использования данной технологии печати для новых применений. Причина этого в том, что технология аэрозольной печати влечет за собой уникальные операционные возможности, такие как очень маленькие размеры печатных элементов (< 10 мкм) и большое рабочее пространство до подложки (> 5 мм), что позволяет осуществлять бесконтактное локальное нанесение широкого спектра функциональных материалов и чернил. На сегодняшний день большинство систем АП установлены в лабораториях или исследовательских центрах для фундаментальных исследований, разработки продуктов и прототипирования. Несмотря на возрастающий интерес лабораторного производства, отсутствие качества контроля конечных изделий становится важным препятствием на пути к тому, чтобы эта технология стала жизнеспособным производственным процессом. Использование АП для промышленных приложений включает в себя сложную систему взаимодействия,

включая печатные материалы, параметры процесса, окружающую среду, последующую обработку и характеристики печатных устройств и изделий.

Целью диссертационного исследования является разработка изготовления индуктивных и резистивных элементов микроэлектроники с высокими функциональными характеристиками, таких как высокочастотные микроантены из серебра (Л§) и микронагреватели для газовых сенсоров из платины (Р1:). Цель диссертационного исследования достигается решением следующих задач:

1. Оптимизация функциональных материалов в виде чернил из наночастиц Л§ и Р1 для применений в АП путем подбора растворителей для чернил, концентрации наночастиц и вязкости чернил.

2. Исследование процессов формирования методом аэрозольной печати чернилами на основе Ag и Pt микроструктур в форме линий на гибких и жестких подложках с шириной порядка 10-30 мкм, в зависимости от состава нанодисперсий (активных наночастиц и органических наполнителей), от условий генерации аэрозольного потока микрокапель и его аэродинамической фокусировки.

3. Определение условий достижения наибольшей удельной проводимости микроструктур серебра, формируемых аэрозольной 3D-печатью нанодисперсиями на основе наночастиц Ag на гибких полимерных подложках путем управления размерами наночастиц, линейной скоростью печати, толщиной и количеством слоев, и температурой подогрева подложки.

4. Определение условий достижения наибольшей удельной проводимости микроструктур платины, формируемых аэрозольной 3D-печатью нанодисперсиями на основе наночастиц Pt на жестких керамических подложках путем управления размерами наночастиц, линейной скоростью печати, толщиной и количеством слоев, и температурой подогрева подложки.

5. Исследование структуры и свойств Ag и Pt проводящих микроструктур, формируемых аэрозольной 3D-печатью нанодисперсиями на гибких и жестких подложках, методами оптической профилометрии, электронной микроскопии,

локального элементного анализа, измерения удельной проводимости и адгезионной прочности.

6. Физическое моделирование процессов формирования индуктивных и резистивных элементов микроэлектроники с высокими функциональными характеристиками на гибких и жестких подложках при ширине линии порядка 30 мкм методом аэрозольной 3D-печати нанодисперсиями на основе Ag и Р^ соответственно.

Научная новизна

1. Впервые был применен импульсно-периодический искровой разряд для синтеза наночастиц с целью изготовления Pt чернил для технологии аэрозольной печати. По результатам исследований, установлено, что платиновые наночастицы имеют средний размер порядка 15 нм и состоят из аморфного оксида платины (РЮ) и металлической платины (Р^.

2. Разработан и оптимизирован состав Pt чернил для аэрозольной печати, а именно подобраны оптимальные концентрации платиновых наночастиц, растворителя этиленгликоля и связующего поливинилпирролидона в массовом соотношении 25 %, 72 % и 4 %, соответственно. Изготовленные чернила на основе Pt наночастиц, полученных в искровом разряде, исследованы на стабильность и устойчивость против агломерации и оседания частиц под действием силы тяжести.

3. Установлены закономерности влияния состава изготовленных Р1 чернил, условий генерации аэрозольного потока микрокапель Qa и его аэродинамической фокусировки Qsh на латеральные размеры формируемых микроструктур. Установлено, оптимальное фокусное отношение ЕЯ = Qsh/Qa для достижения ширины печатной линии до 30 мкм. Найдены условия формирования однородных микроструктур с высоким аспектным отношением размеров в сечении линий (порядка 0,1) и с наименьшим удельным сопротивлением порядка (1,2 ± 0,1)10-7 Ом м, что примерно на 12% выше, чем у кристаллической платины.

4. Установлены закономерности влияния условий генерации аэрозольного потока микрокапель Qa и его аэродинамической фокусировки Qsh на латеральные размеры

формируемых микроструктур коммерческими Ag чернилами. Установлено, оптимальное фокусное отношение ЕЯ = QshJQa для достижения ширины печатной линии до 30 мкм. Найдены условия формирования однородных микроструктур с высоким аспектным отношением размеров в сечении линий (более 0,1) и с наименьшим удельным сопротивлением порядка (2,4 ± 0,2)10-7 Ом м, что примерно на 45% выше, чем у кристаллического серебра.

5. Установлены закономерности достижения высокого аспектного отношения микроструктур серебра и платины, формируемых аэрозольной печатью чернилами на основе наночастиц Ag и Р^ путем управления температурой подогрева подложки и расходов аэрозоля и фокусирующего газов. Установлено увеличение аспектного отношения линий чем в 3 раза при увеличении температуры подогрева подложки.

6. Разработаны методы формирования микронагревателей из наночастиц Pt на керамических подложках с низкой потребляемой мощностью около 140 мВт для температуры нагрева горячей зоны до 500 °С.

7. Разработаны методы формирования щелевых высокочастотные микроантенны из наночастиц Ag с характерными размерами щели порядка 100 мкм на гибких полимерных подложках из полиимида с высокой добротностью более 10 на резонансной частоте 10,5 ГГц.

Научная и практическая значимость

Результаты работы расширяют знания о применимости метода аэрозольной печати для создания микроразмерных функциональных элементов электронных устройств и могут использоваться:

- при разработке технологии создания функциональных чернил для методов печатной электроники;

- при разработке методов создания высокопроводящих металлических микроструктур в качестве токопроводящих электродов на поверхностях различных типов;

- при разработке методов создания высокочастотных микроантенн и других индуктивных элементов как на жестких, так и на искривленных (гибких) поверхностях;

- при разработке методов создания полупроводниковых газовых сенсоров хеморезистивного типа;

- при разработках и изготовлении микроразмерных межсоединений радиоэлектронных схем

Положения, выносимые на защиту

1. Реализованы условия получения в импульсно-периодическом газовом разряде между платиновыми электродами в атмосфере воздуха слабо агломерирующих наночастиц Р^ покрытых оболочкой собственного оксида, со средними размерами около 15 нм, позволяющих изготовить на их основе стабильные чернила для аэрозольной печати. В процессе аэрозольной печати такими чернилами через фокусирующее сопло с выходным диаметром 150 мкм и последующего термического спекания (при температуре 750 °С на воздухе) формируются узкие линии из металлической платины шириной 14±2 мкм с низким удельным электросопротивлением, превышающим сопротивление кристаллической платины на 12%.

2. С ростом температуры подогрева подложки (от 25 до 100 °С) в процессе аэрозольной печати чернилами на основе наночастиц Р^ синтезированных в импульсно-периодическом газовом разряде, происходит увеличение контактного угла смачивания осажденных микрокапель чернил (от 28° до 57°) и, как следствие, уменьшение ширины более чем в 2 раза и увеличение аспектного отношения размеров напечатанных и спеченных линий более чем в 3 раза.

3. Аэрозольная печать при диаметре выходного отверстия сопла 150 мкм чернилами на основе наночастиц И, синтезированных в импульсно-периодическом газовом разряде, с последующим термическим спеканием позволяет получать узкие (до 15

мкм) микронагреватели на керамических подложках с низкой потребляемой мощностью около 140 мВт для температуры нагрева горячей части до 500 °С.

4. Аэрозольная печать при диаметре выходного отверстия сопла 150 мкм коммерческими чернилами с метоксипропанолом и этиленгликолем в качестве растворителей на основе наночастиц Ag со средним размером наночастиц 108 нм и массовой концентрацией порядка 46%, и последующее термическое спекание (при температуре 400 °С атмосфере воздуха) приводит к получению микроразмерных структур из металлического серебра с минимальной шириной линий 35±3 мкм и низким удельным электросопротивлением, превышающим сопротивление кристаллического серебра на 45%.

5. С ростом температуры подогрева подложки (от 25 до 200 °С) в процессе аэрозольной печати коммерческими чернилами на основе наночастиц Ag происходит увеличение контактного угла смачивания осажденных микрокапель чернил (от 24° до 94°) и, как следствие, уменьшение ширины более чем в 3 раза и увеличение аспектного отношения размеров напечатанных и спеченных линий более чем в 4 раза.

6. Аэрозольная печать при диаметре выходного отверстия сопла 150 мкм коммерческими чернилами с метоксипропанолом и этиленгликолем в качестве растворителей на основе наночастиц Ag со средним размером наночастиц 108 нм и массовой концентрацией порядка 46%, с последующим термическим спеканием позволяет получать щелевые высокочастотные микроантенны с характерными размерами щели порядка 100 мкм на гибких полимерных подложках из полиимида с высокой добротностью более 10 на резонансной частоте 10,5 ГГц.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов обеспечивается: 1. использованием современного аналитического и технологического оборудования, методик сбора данных и их анализа, и, как следствие, точностью измерений параметров, исследуемых микрообъектов;

2. воспроизводимостью и повторяемостью результатов измерений при одинаковых условиях экспериментов;

3. сопоставления результатов исследований с данными зарубежных и отечественных научных публикаций, и конференций;

4. экспертных оценок специалистов в ходе рецензирования публикуемых научных результатов в высокорейтинговых научных журналах.

Публикации

Основное содержание работы изложено в 5 статьях в рецензируемых журналах, индексируемых в базах данных WoS и Scopus, в 5 тезисах докладов на конференциях.

Личный вклад автора

Формулировка задач научно-исследовательской работы, анализ литературы, экспериментальная работа, а также анализ полученных результатов, выполнены автором лично или при его непосредственном участии в лаборатории сенсорных микросистем Московского физико-технического института (научно-исследовательского университета), г. Долгопрудный.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 114 страниц, включая 43 рисунка, 4 таблицы и список литературы из 104 наименований.

Глава 1. Литературный обзор

В данной главе представлен литературный обзор по теме диссертационного исследования. Литературный обзор обхватывает современное состояние исследований в области печатной электроники, различные технологии печати, их преимущества и недостатки. Отдельное внимание уделяется методу аэрозольной печати и его сравнению с конкурентным методом струйной печатью. Также особое внимание уделяется проблемам печатной электроники (ПЭ) и возможным путей их решения. В конце литературного обзора представлены современные состояния исследований непосредственно по тематике диссертации.

1.1 Технологии печатной электроники

Технологии печати, такие как трафаретная печать, флексографическая печать, гравюрная печать, струйная печать, чернильная микроплоттерная и аэрозольная печать уже давно применяется в производстве электроники [10,15,29,30]. Они также применялись в производственных процессах многих передовых печатных электронных устройств. В зависимости от типа продукта печатной электроники, подходящий выбор метода производства должен быть сделан в отношении чернил, подложки, разработанной структуры устройства, шаблона печати, скорости изготовления.

Технологии ПЭ можно разделить на две основные группы в зависимости от того, как чернила выбрасывается и осаждается: контактная печать и бесконтактная печать [31]. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки. Контактная печать лучше всего подходит для печати с низким разрешением и высокой пропускной способностью. Бесконтактная печать гибка в дизайне и использует меньше материала. Это больше подходит для быстрого прототипирования и разработки новых электронных устройств. Производительность бесконтактной печати обычно ниже,

чем у контактной печати. Это является ключевым фактором при крупносерийном производстве микроизделий и электронных устройств.

1.1.1 Трафаретная печать

Трафаретная печать является достаточно старой технологией для печатной электроники и была принята для использования при изготовлении печатных плат, межсоединений и печати элементов солнечных батарей. Процесс трафаретной печати показан на рисунке 1.1. Ракель проталкивает чернила через трафаретную сетку, создавая узоры на целевом носителе. После переноса, чернила остаются в пустотах. Трафаретная печать используется для изготовления многочисленных печатных электронных устройств, включая тонкопленочные транзисторы, элементы фотовольтаики и сенсоры [15].

Рама

Рисунок 1.1 - Процесс трафаретной печати.

1.1.2 Флексографическая печать

В области функциональной печати флексографическая печать использовалась для печати структур из электропроводящих материалов [32], а в настоящее время осуществляется расширение метода на печать светопроводящих структур [33]. В этом непрерывном процессе печати три цилиндра скатываются друг с другом. Анилоксовый валик сначала собирает жидкий полимер с камерного ракеля. По периметру второго цилиндра, наносится неизменная печатная форма с рельефными

структурами на поверхности. При контакте печатной формы с анилоксовым валиком, структуры печатной формы смачиваются. Затем цилиндр печатной формы катится на печатный цилиндр и создает зеркально перевернутое изображение печатной формы на подложке. На рисунке 1.2 представлен процесс флексографической печати.

Рисунок 1.2 - Процесс флексографической печати.

1.1.3 Гравюрная печать

Гравюрная печать была разработана сотни лет назад и до сих пор является жизнеспособным методом печати. Хорошо известный своим превосходным качеством печати и стабильностью при длительных режимах производства, он может быть предпочтительным методом для ресурсоемких заданий печати. Также известный как ротогравюра, рельефный метод печати, при котором изображение для печати выгравировано под поверхностью хромированного цилиндра [34]. Долговечность хромированного цилиндра и прямой перенос изображения с цилиндра на подложку являются двумя причинами высокого качества и стабильности процесса [35]. Однако процесс гравировки на цилиндре может привести к высоким затратам, особенно при

мелкосерийном производстве, по сравнению с другими методами печати. На рисунке 1.3 представлен процесс гравюрной печати.

Рисунок 1.3 - Процесс гравюрной печати.

Теоретически процесс гравюрной печати относительно прост. Выгравированные ячейки заполняются чернилами, в то время как цилиндр вращается и частично погружается в ванночку с чернилами. Лезвие ракеля прикладывается к поверхности цилиндра таким образом, чтобы удалить всю поверхностную краску с цилиндра, не повреждая цилиндр. Краска, оставшаяся в ячейках, затем переносится на подложку, когда подложка оказывается зажатой между цилиндром и прижимным валиком. Подложка с влажным слоем чернил затем проходит через процессы сушки, так что краска полностью высыхает, прежде чем подложка перемещается на следующую стадию, где наносится другие чернила.

1.1.4 Чернильная микроплоттерная печать

Микроплоттерная печать также не является бесконтактной технологией. Центральный элемент представляет собой небольшой капилляр из стекла, оканчивающийся в кончике диаметром от 1 мкм до 60 мкм. Этот капилляр устанавливается на вертикально колеблющийся пьезоэлектрический элемент.

Вязкость раствора может составлять от 1 до 450 сП. На рисунке 1.4 показан процесс печати.

Рисунок 1.4 - Процесс микроплоттерной печати.

Точный диаметр и угол наклона наконечника в отношение к продольной оси капилляра отличается. Угол очень важен, учитывая отложение чернил в каждом направлении печати, а также из-за риска повреждения наконечника. Это накладывает пользователю дополнительные проблемы во время печати и делает результат менее воспроизводимый. Функция пьезоэлектрического элемента заключается в том, чтобы закачивать чернила из резервуара. Чтобы загрузить чернила, есть два разных метода. Первый вариант заключается в использовании капиллярных сил, погрузив кончик в емкость с чернилами, капиллярные силы тянут жидкость вверх [36]. Второй вариант заключается в заливке чернил в широко открытый конец стеклянного резервуара. Из-за принципа контакта требуется особая осторожность, чтобы не повредить капилляр, не позволив кончику касаться подложки неконтролируемым образом. Для этой задачи существует функция что позволяет ступенчато перемещать пипетку к подложке с шагом 5 мкм. В случае контакта возникает резонанс колебательного пьезоэлектрического элемента, и система останавливает движение.

1.1.5 Струйная печать

Струйная печать — это технология аддитивной бесконтактной печати. В отличие от трафаретной и гравюрной печати, струйная печать не требует шаблонного трафарета или цилиндра. Файлы цифровых макетов используются для определения шаблонов печати. При струйной печати, сопло перемещается по предметному столику по мере того, как капли выбрасываются на подложку. Существуют три источника генерации микрокапель: тепло, пьезоэлектрическое отклонение и электрическое поле. На рис. 1.5а показан метод струйной печати с генерацией тепла. Нагревательный элемент нагревается рядом с чернилами, что создает волну давления, которая заставляет двигаться каплю из сопла. Основным недостатком этого метода является то, что используемые чернила должны быть совместимы с температурными импульсами, что ограничивало разнообразие выбора растворителей. Альтернативным методом является пьезоэлектрическая струйная обработка. С помощью этого метода пьезоэлектрический пластина деформируется под действием приложенного электрического поля. Эта деформация создает акустическую волну и вытесняет каплю чернил. Этот метод струйной печати может работать с широким спектром красок промежуточной вязкости и поверхностного натяжения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Арсенов Павел Владимирович, 2022 год

Список процитированной литературы

1. Khan, S.; Lorenzelli, L.; Dahiya, R.S. Technologies for Printing Sensors and Electronics Over Large Flexible Substrates: A Review. IEEE Sensors Journal 2015, 15, 3164-3185, doi: 10.1109/JSEN.2014.2375203.

2. Fernandes, D.F.; Majidi, C.; Tavakoli, M. Digitally Printed Stretchable Electronics: A Review. J. Mater. Chem. C 2019, 7, 14035-14068, doi:10.1039/C9TC04246F.

3. Huang, Q.; Zhu, Y. Printing Conductive Nanomaterials for Flexible and Stretchable Electronics: A Review of Materials, Processes, and Applications. Advanced Materials Technologies 2019, 4, 1800546, doi:10.1002/admt.201800546.

4. Huang, Q.; Al-Milaji, K.N.; Zhao, H. Inkjet Printing of Silver Nanowires for Stretchable Heaters. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 4528-4536, doi:10.1021/acsanm.8b00830.

5. Mohammed, M.G.; Kramer, R. All-Printed Flexible and Stretchable Electronics. Advanced Materials 2017, 29, 1604965, doi:10.1002/adma.201604965.

6. Huang, S.; Liu, Y.; Zhao, Y.; Ren, Z.; Guo, C.F. Flexible Electronics: Stretchable Electrodes and Their Future. Advanced Functional Materials 2019, 29, 1805924, doi:10.1002/adfm.201805924.

7. Capel, A.J.; Smith, M.A.A.; Taccola, S.; Pardo-Figuerez, M.; Rimington, R.P.; Lewis, M.P.; Christie, S.D.R.; Kay, R.W.; Harris, R.A. Digitally Driven Aerosol Jet Printing to Enable Customisable Neuronal Guidance. Frontiers in Cell and Developmental Biology 2021, 9.

8. Nitta, K.; Ishizumi, K.; Shimizu, Y.; Terashima, K.; Ito, T. One-Step Gold Line Fabrication from Particle-Free Inorganic Salt-Based Ink via Atmospheric Pressure Nonequilibrium Plasma-Assisted Inkjet Printing. Materials Chemistry and Physics 2021, 258, 123836, doi:10.1016/j.matchemphys.2020.123836.

9. Andrews, J.B.; Cao, C.; Brooke, M.A.; Franklin, A.D. Noninvasive Material Thickness Detection by Aerosol Jet Printed Sensors Enhanced Through Metallic Carbon

Nanotube Ink. IEEE Sensors Journal 2017, 77, 4612-4618, doi:10.1109/JSEN.2017.2710085.

10. Piekarz, I.; Sorocki, J.; Craton, M.T.; Wincza, K.; Gruszczynski, S.; Papapolymerou, J. Application of Aerosol Jet 3-D Printing With Conductive and Nonconductive Inks for Manufacturing Mm-Wave Circuits. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology 2019, 9, 586-595, doi:10.1109/TCPMT.2018.2889698.

11. Bao, Z.; Feng, Y.; Dodabalapur, A.; Raju, V.R.; Lovinger, A.J. High-Performance Plastic Transistors Fabricated by Printing Techniques. Chem. Mater. 1997, 9, 1299-1301, doi: 10.1021/cm9701163.

12. Braga, D.; Erickson, N.C.; Renn, M.J.; Holmes, R.J.; Frisbie, C.D. High-Transconductance Organic Thin-Film Electrochemical Transistors for Driving Low-Voltage Red-Green-Blue Active Matrix Organic Light-Emitting Devices. Advanced Functional Materials 2012, 22, 1623-1631, doi:10.1002/adfm.201102075.

13. Hong, K.; Kim, S.H.; Mahajan, A.; Frisbie, C.D. Aerosol Jet Printed P- and n-Type Electrolyte-Gated Transistors with a Variety of Electrode Materials: Exploring Practical Routes to Printed Electronics. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 18704-18711, doi:10.1021/am504171u.

14. Garnier, F.; Hajlaoui, R.; Yassar, A.; Srivastava, P. All-Polymer Field-Effect Transistor Realized by Printing Techniques. Science 1994, 265, 1684-1686, doi: 10.1126/science.265.5179.1684.

15. Chang, W.-Y.; Fang, T.-H.; Lin, H.-J.; Shen, Y.-T.; Lin, Y.-C. A Large Area Flexible Array Sensors Using Screen Printing Technology. Journal of Display Technology 2009, 5, 178-183, doi: 10.1109/JDT.2008.2004862.

16. Krebs, F.C. Fabrication and Processing of Polymer Solar Cells: A Review of Printing and Coating Techniques. Solar Energy Materials and Solar Cells 2009, 93, 394-412, doi:10.1016/j.solmat.2008.10.004.

17. Beedasy, V.; Smith, P.J. Printed Electronics as Prepared by Inkjet Printing. Materials 2020, 13, 704, doi: 10.3390/ma13030704.

18. Bag, S.; Deneault, J.R.; Durstock, M.F. Aerosol-Jet-Assisted Thin-Film Growth of CH3NH3PbI3 Perovskites—A Means to Achieve High Quality, Defect-Free Films for Efficient Solar Cells. Advanced Energy Materials 2017, 7, 1701151, doi: 10.1002/aenm.201701151.

19. Eggers, H.; Schackmar, F.; Abzieher, T.; Sun, Q.; Lemmer, U.; Vaynzof, Y.; Richards, B.S.; Hernandez-Sosa, G.; Paetzold, U.W. Inkjet-Printed Micrometer-Thick Perovskite Solar Cells with Large Columnar Grains. Advanced Energy Materials 2020, 10, 1903184, doi:10.1002/aenm.201903184.

20. Spain, W.; Darpinian, Z.; Crump, C.; Papapolymerou, J.; Chahal, P.; Albrecht, J.D. Fully Aerosol Jet Printed Interconnects and Fill Materials for Millimeter Wave Circuits. In Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Microwaves, Antennas, Communications and Electronic Systems (COMCAS); 2021; pp. 107-110.

21. Skarzynski, K.; Krzeminski, J.; Jakubowska, M.; Sloma, M. Highly Conductive Electronics Circuits from Aerosol Jet Printed Silver Inks. Sci Rep 2021, 11, 18141, doi:10.1038/s41598-021-97312-5.

22. Smith, M.; Choi, Y.; Boughey, C.; Kar-Narayan, S. Controlling and Assessing the Quality of Aerosol Jet Printed Features for Large Area and Flexible Electronics. 2017, doi: 10.17863/CAM.8823.

23. Vella, S.; Smithson, C.; Halfyard, K.; Shen, E.; Chrétien, M. Integrated Capacitive Sensor Devices Aerosol Jet Printed on 3D Objects. Flex. Print. Electron. 2019, 4, 045005, doi: 10.1088/2058-8585/ab59c0.

24. Chletsou, A.; Crump, C.; Papapolymerou, J.; Locke, J.F. Aerosol Jet Printed Antenna for Vehicular Communications. In Proceedings of the 2020 Antenna Measurement Techniques Association Symposium (AMTA); 2020; pp. 1-4.

25. Mahajan, A.; Frisbie, C.D.; Francis, L.F. Optimization of Aerosol Jet Printing for High-Resolution, High-Aspect Ratio Silver Lines. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 4856-4864, doi:10.1021/am400606y.

26. Scremin, J.; Santos, I.V.J. dos; Hughes, J.P.; Ferrari, A.G.-M.; Valderrama, E.; Zheng, W.; Zhong, X.; Zhao, X.; Sartori, E.J.R.; Crapnell, R.D.; et al. Platinum Nanoparticle Decorated Vertically Aligned Graphene Screen-Printed Electrodes: Electrochemical Characterisation and Exploration towards the Hydrogen Evolution Reaction. Nanoscale 2020, 12, 18214-18224, doi:10.1039/D0NR04336B.

27. Skotadis, E.; Mousadakos, D.; Katsabrokou, K.; Stathopoulos, S.; Tsoukalas, D. Flexible Polyimide Chemical Sensors Using Platinum Nanoparticles. Sensors and Actuators B: Chemical 2013, 189, 106-112, doi:10.1016/j.snb.2013.01.046.

28. Schubert, M.; Rebohle, L.; Wang, Y.; Fritsch, M.; Bock, K.; Vinnichenko, M.; Schumann, T. Evaluation of Nanoparticle Inks on Flexible and Stretchable Substrates for Biocompatible Application. In Proceedings of the 2018 7th Electronic System-Integration Technology Conference (ESTC); September 2018; pp. 1-6.

29. Fedorov, F.S.; Simonenko, N.P.; Trouillet, V.; Volkov, I.A.; Plugin, I.A.; Rupasov, D.P.; Mokrushin, A.S.; Nagornov, I.A.; Simonenko, T.L.; Vlasov, I.S.; et al. Microplotter-Printed On-Chip Combinatorial Library of Ink-Derived Multiple Metal Oxides as an "Electronic Olfaction" Unit. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 56135-56150, doi:10.1021/acsami.0c14055.

30. Lau, G.-K.; Shrestha, M. Ink-Jet Printing of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). Micromachines 2017, 8, 194, doi:10.3390/mi8060194.

31. Ito, M.; Kamath, A. Fabrication and Characterization of Entirely Inkjet-Printed Polysilicon Thin Film Transistors. Flex. Print. Electron. 2021, 6, 015001, doi:10.1088/2058-8585/abd29e.

32. Valdec, D.; Hajdek, K.; Vragovic, L.; Gecek, R. Determining the Print Quality Due to Deformation of the Halftone Dots in Flexography. Applied Sciences 2021, 11, 10601, doi:10.3390/app112210601.

33. Zolek-Tryznowska, Z.; Rombel, M.; Petriaszwili, G.; Dedijer, S.; Kasikovic, N. Influence of Some Flexographic Printing Process Conditions on the Optical Density and

Tonal Value Increase of Overprinted Plastic Films. Coatings 2020, 10, 816, doi: 10.3390/coatings10090816.

34. Jung, M.; Kim, J.; Noh, J.; Lim, N.; Lim, C.; Lee, G.; Kim, J.; Kang, H.; Jung, K.; Leonard, A.D.; et al. All-Printed and Roll-to-Roll-Printable 13.56-MHz-Operated 1-Bit RF Tag on Plastic Foils. IEEE Transactions on Electron Devices 2010, 57, 571-580, doi:10.1109/TED.2009.2039541.

35. Noh, J.; Yeom, D.; Lim, C.; Cha, H.; Han, J.; Kim, J.; Park, Y.; Subramanian, V.; Cho, G. Scalability of Roll-to-Roll Gravure-Printed Electrodes on Plastic Foils. IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 2010, 33, 275-283, doi:10.1109/TEPM.2010.2057512.

36. Wang, B.-Y.; Yoo, T.-H.; Song, Y.-W.; Lim, D.-S.; Oh, Y.-J. Cu Ion Ink for a Flexible Substrate and Highly Conductive Patterning by Intensive Pulsed Light Sintering. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 4113-4119, doi:10.1021/am303268k.

37. Grubb, P.M.; Subbaraman, H.; Park, S.; Akinwande, D.; Chen, R.T. Inkjet Printing of High Performance Transistors with Micron Order Chemically Set Gaps. Sci Rep 2017, 7, 1202, doi:10.1038/s41598-017-01391-2.

38. Chen, B.; Cui, T.; Liu, Y.; Varahramyan, K. All-Polymer RC Filter Circuits Fabricated with Inkjet Printing Technology. Solid-State Electronics 2003, 47, 841-847, doi: 10.1016/S0038-1101(02)00443-4.

39. Tofan, T.; Jasevicius, R. Modelling of the Motion and Interaction of a Droplet of an Inkjet Printing Process with Physically Treated Polymers Substrates. Applied Sciences 2021, 11, 11465, doi: 10.3390/app112311465.

40. Kang, H.; Kim, S.; Shin, J.; Ko, S. Inkjet-Printed Flexible Strain-Gauge Sensor on Polymer Substrate: Topographical Analysis of Sensitivity. Applied Sciences 2022, 12, 3193, doi:10.3390/app12063193.

41. Feng, T.; Aliabadi, M.H.F. Smart Patch for Structural Health Monitoring of Composite Repair. Applied Sciences 2022, 12, 4916, doi:10.3390/app12104916.

42. Nyabadza, A.; Vázquez, M.; Coyle, S.; Fitzpatrick, B.; Brabazon, D. Review of Materials and Fabrication Methods for Flexible Nano and Micro-Scale Physical and Chemical Property Sensors. Applied Sciences 2021, 11, 8563, doi: 10.3390/app11188563.

43. Hines, D.R.; Gu, Y.; Martin, A.A.; Li, P.; Fleischer, J.; Clough-Paez, A.; Stackhouse, G.; Dasgupta, A.; Das, S. Considerations of Aerosol-Jet Printing for the Fabrication of Printed Hybrid Electronic Circuits. Additive Manufacturing 2021, 47, 102325, doi:10.1016/j.addma.2021.102325.

44. Wilkinson, N.J.; Smith, M.A.A.; Kay, R.W.; Harris, R.A. A Review of Aerosol Jet Printing—a Non-Traditional Hybrid Process for Micro-Manufacturing. Int J Adv Manuf Technol 2019, 105, 4599-4619, doi:10.1007/s00170-019-03438-2.

45. Jing, Q.; Choi, Y.S.; Smith, M.; Ou, C.; Busolo, T.; Kar-Narayan, S. Freestanding Functional Structures by Aerosol-Jet Printing for Stretchable Electronics and Sensing Applications. Advanced Materials Technologies 2019, 4, 1900048, doi: 10.1002/admt.201900048.

46. Keller, P.; Kawasaki, H. Conductive Leaf Vein Networks Produced via Ag Nanoparticle Self-Assembly for Potential Applications of Flexible Sensor. Materials Letters 2021, 284, 128937, doi:10.1016/j.matlet.2020.128937.

47. Borghetti, M.; Serpelloni, M.; Sardini, E. Printed Strain Gauge on 3D and Low-Melting Point Plastic Surface by Aerosol Jet Printing and Photonic Curing. Sensors 2019, 19, 4220, doi: 10.3390/s19194220.

48. Antonova, I.V.; Shavelkina, M.B.; Ivanov, A.I.; Soots, R.A.; Ivanov, P.P.; Bocharov, A.N. Graphene Flakes for Electronic Applications: DC Plasma Jet-Assisted Synthesis. Nanomaterials 2020, 10, 2050, doi:10.3390/nano10102050.

49. Chang, J.; Ge, T.; Sanchez-Sinencio, E. Challenges of Printed Electronics on Flexible Substrates. In Proceedings of the 2012 IEEE 55th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS); 2012; pp. 582-585.

50. Aleeva, Y.; Pignataro, B. Recent Advances in Upscalable Wet Methods and Ink Formulations for Printed Electronics. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 6436-6453, doi: 10.1039/C4TC00618F.

51. Anthony, J.E. Addressing Challenges. Nature Mater 2014, 13, 773-775, doi: 10.1038/nmat4034.

52. Chang, Y.-H.; Wang, K.; Wu, C.; Chen, Y.; Zhang, C.; Wang, B. A Facile Method for Integrating Direct-Write Devices into Three-Dimensional Printed Parts. Smart Mater. Struct. 2015, 24, 065008, doi:10.1088/0964-1726/24/6/065008.

53. Chen, T.; Yan, L.; Liu, R.; Zhong, W.; Chen, G. Preparation of High Performance Poly (3,4-Ethylenedioxythiophene) Nanoparticles Ink and Its Inkjet Printability. In Proceedings of the Advances in Graphic Communication, Printing and Packaging; Zhao, P., Ouyang, Y., Xu, M., Yang, L., Ren, Y., Eds.; Springer: Singapore, 2019; pp. 840-849.

54. Basak, I.; Nowicki, G.; Ruttens, B.; Desta, D.; Prooth, J.; Jose, M.; Nagels, S.; Boyen, H.-G.; D'Haen, J.; Buntinx, M.; et al. Inkjet Printing of PEDOT:PSS Based Conductive Patterns for 3D Forming Applications. Polymers 2020, 12, 2915, doi: 10.3390/polym12122915.

55. Shrivas, K.; Ghosale, A.; Bajpai, P.K.; Kant, T.; Dewangan, K.; Shankar, R. Advances in Flexible Electronics and Electrochemical Sensors Using Conducting Nanomaterials: A Review. Microchemical Journal 2020, 156, 104944, doi: 10.1016/j.microc.2020.104944.

56. Goth, C.; Putzo, S.; Franke, J. Aerosol Jet Printing on Rapid Prototyping Materials for Fine Pitch Electronic Applications. In Proceedings of the 2011 IEEE 61st Electronic Components and Technology Conference (ECTC); 2011; pp. 1211-1216.

57. Seifert, T.; Sowade, E.; Roscher, F.; Wiemer, M.; Gessner, T.; Baumann, R.R. Additive Manufacturing Technologies Compared: Morphology of Deposits of Silver Ink Using Inkjet and Aerosol Jet Printing. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 769-779, doi:10.1021/ie503636c.

58. Li, T.; Xu, L.; Wang, Y. Micro-Heater-Based Gas Sensors. In Micro Electro Mechanical Systems; Huang, Q.-A., Ed.; Micro/Nano Technologies; Springer: Singapore, 2018; pp. 717-752 ISBN 978-981-10-5945-2.

59. Diekmann, L.F.; Kassner, A.; Dencker, F.; Wurz, M.C. Nonevaporable Getter-MEMS for Generating UHV Conditions in Small Volumina. Journal of Vacuum Science & Technology B 2022, 40, 054202, doi:10.1116/6.0001991.

60. VanHorn, A.; Zhou, W. Design and Optimization of a High Temperature Microheater for Inkjet Deposition. Int J Adv Manuf Technol 2016, 86, 3101-3111, doi: 10.1007/s00170-016-8440-8.

61. Zheng, C.; Balasubramanian, G.P.S.; Tan, Y.; Maniatty, A.M.; Hull, R.; Wen, J.T. Simulation, Microfabrication, and Control of a Microheater Array. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2017, 22, 1914-1919, doi:10.1109/TMECH.2017.2650682.

62. Kalachev, A.I.; Nikogosyan, D.N.; Brambilla, G. Long-Period Fiber Grating Fabrication by High-Intensity Femtosecond Pulses at 211 Nm. J. Lightwave Technol., JLT 2005, 23, 2568.

63. Ramousse, J.; Lottin, O.; Didierjean, S.; Maillet, D. Heat Sources in Proton Exchange Membrane (PEM) Fuel Cells. Journal of Power Sources 2009, 192, 435-441, doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.03.038.

64. Design and Simulation of Platinum Micro Heater for VOC Sensing Applications. IJITEE 2019, 9, 145-148, doi:10.35940/ijitee.B1038.1292S319.

65. Lekshmi, M.S.; Pamula, R.; Kartik, A.; Suja, K.J. Performance Analysis of Micro Hotplate Based Metal Oxide Nanowire Gas Sensor. In Proceedings of the 2018 7th International Symposium on Next Generation Electronics (ISNE); 2018; pp. 1-4.

66. Yan, Z.; Pan, T.; Xue, M.; Chen, C.; Cui, Y.; Yao, G.; Huang, L.; Liao, F.; Jing, W.; Zhang, H.; et al. Thermal Release Transfer Printing for Stretchable Conformal Bioelectronics. Adv Sci (Weinh) 2017, 4, 1700251, doi:10.1002/advs.201700251.

67. Holt, N.; Van Horn, A.; Montazeri, M.; Zhou, W. Microheater Array Powder Sintering: A Novel Additive Manufacturing Process. Journal of Manufacturing Processes 2018, 31, 536-551, doi: 10.1016/j.jmapro.2017.12.009.

68. Ren, Y.; Sun, X.; Liu, J. Advances in Liquid Metal-Enabled Flexible and Wearable Sensors. Micromachines 2020, 11, 200, doi:10.3390/mi11020200.

69. Tiwari, S.K.; Bhat, S.; Mahato, K.K. Design and Fabrication of Screen Printed Microheater. Microsystem Technologies 2018, 24, 3273-3281, doi:10.1007/s00542-018-3821-6.

70. Byers, K.M.; Lin, L.-K.; Moehling, T.J.; Stanciu, L.; Linnes, J.C. Versatile Printed Microheaters to Enable Low-Power Thermal Control in Paper Diagnostics. Analyst 2019, 145, 184-196, doi: 10.1039/C9AN01546A.

71. Hwang, W.-J.; Shin, K.-S.; Roh, J.-H.; Lee, D.-S.; Choa, S.-H. Development of Micro-Heaters with Optimized Temperature Compensation Design for Gas Sensors. Sensors 2011, 11, 2580-2591, doi:10.3390/s110302580.

72. Park, K.-S.; Kim, C.; Nam, J.-O.; Kang, S.-M.; Lee, C.-S. Synthesis and Characterization of Thermosensitive Gelatin Hydrogel Microspheres in a Microfluidic System. Macromol. Res. 2016, 24, 529-536, doi:10.1007/s13233-016-4069-6.

73. Pandhi, T.; Cornwell, C.; Fujimoto, K.; Barnes, P.; Cox, J.; Xiong, H.; Davis, P.H.; Subbaraman, H.; Koehne, J.E.; Estrada, D. Fully Inkjet-Printed Multilayered Graphene-Based Flexible Electrodes for Repeatable Electrochemical Response. RSC Adv. 2020, 10, 38205-38219, doi: 10.1039/D0RA04786D.

74. Kassem, O.; Saadaoui, M.; Rieu, M.; Viricelle, J.-P. A Novel Approach to a Fully Inkjet Printed SnO2-Based Gas Sensor on a Flexible Foil. J. Mater. Chem. C2019, 7, 1234312353, doi:10.1039/C9TC04170B.

75. Kirbus, B.; Brachmann, E.; Hengst, C.; Menzel, S. Additive Manufacturing of 96 MHz Surface Acoustic Wave Devices by Means of Superfine Inkjet Printing. Smart Mater. Struct. 2018, 27, 075042, doi:10.1088/1361-665X/aac629.

76. Sethi, P.; Sarangi, S.R. Internet of Things: Architectures, Protocols, and Applications. Journal of Electrical and Computer Engineering 2017, 2017, e9324035, doi:10.1155/2017/9324035.

77. Gao, W.; Zhu, Y.; Wang, Y.; Yuan, G.; Liu, J.-M. A Review of Flexible Perovskite Oxide Ferroelectric Films and Their Application. Journal of Materiomics 2020, 6, 1-16, doi:10.1016/j.jmat.2019.11.001.

78. Ghasemi, A.; Sousa, E.S. Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks: Requirements, Challenges and Design Trade-Offs. IEEE Communications Magazine 2008, 46, 32-39, doi: 10.1109/MC0M.2008.4481338.

79. Karthik, P.S.; Singh, S.P. Copper Conductive Inks: Synthesis and Utilization in Flexible Electronics. RSC Adv. 2015, 5, 63985-64030, doi:10.1039/C5RA08205F.

80. Singh, R.; Singh, E.; Nalwa, H.S. Inkjet Printed Nanomaterial Based Flexible Radio Frequency Identification (RFID) Tag Sensors for the Internet of Nano Things. RSC Adv. 2017, 7, 48597-48630, doi:10.1039/C7RA07191D.

81. Arif, A.; Zubair, M.; Ali, M.; Khan, M.U.; Mehmood, M.Q. A Compact, Low-Profile Fractal Antenna for Wearable On-Body WBAN Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 2019, 18, 981-985, doi:10.1109/LAWP.2019.2906829.

82. Li, W.; Hei, Y.; Grubb, P.M.; Shi, X.; Chen, R.T. Compact Inkjet-Printed Flexible MIMO Antenna for UWB Applications. IEEE Access 2018, 6, 50290-50298, doi:10.1109/ACCESS.2018.2868707.

83. Guo, X.; Hang, Y.; Xie, Z.; Wu, C.; Gao, L.; Liu, C. Flexible and Wearable 2.45 GHz CPW-Fed Antenna Using Inkjet-Printing of Silver Nanoparticles on Pet Substrate. Microwave and Optical Technology Letters 2017, 59, 204-208, doi:10.1002/mop.30261.

84. He, Y.; Oakley, C.; Chahal, P.; Albrecht, J.; Papapolymerou, J. Aerosol Jet Printed 24 GHz End-Fire Quasi-Yagi-Uda Antenna on a 3-D Printed Cavity Substrate. In Proceedings of the 2017 International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Innovative Structures, and Applications (iWAT); March 2017; pp. 179-182.

85. Kirtania, S.G.; Elger, A.W.; Hasan, M.R.; Wisniewska, A.; Sekhar, K.; Karacolak, T.; Sekhar, P.K. Flexible Antennas: A Review. Micromachines 2020, 11, 847, doi: 10.3390/mi11090847.

86. Shchukin, E.D.; Pertsov, A.V.; Amelina, E.A.; Zelenev, A.S. General Introduction. In Studies in Interface Science; Shchukin, E.D., Pertsov, A.V., Amelina, E.A., Zelenev, A.S., Eds.; Colloid and Surface Chemistry; Elsevier, 2001; Vol. 12, pp. xii-xxvi.

87. Guo, Y.; Patanwala, H.S.; Bognet, B.; Ma, A.W.K. Inkjet and Inkjet-Based 3D Printing: Connecting Fluid Properties and Printing Performance. RPJ 2017, 23, 562-576, doi: 10.1108/RPJ-05-2016-0076.

88. Nguyen, V.N.; Deja, R.; Peters, R.; Blum, L.; Stolten, D. Study of the Catalytic Combustion of Lean Hydrogen-Air Mixtures in a Monolith Reactor. International Journal of Hydrogen Energy 2018, 43, 17520-17530, doi:10.1016/j.ijhydene.2018.07.126.

89. Lebedinskii, Yu.Yu.; Chernikova, A.G.; Markeev, A.M.; Kuzmichev, D.S. Effect of Dielectric Stoichiometry and Interface Chemical State on Band Alignment between Tantalum Oxide and Platinum. Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 142904, doi: 10.1063/1.4932554.

90. Ono, L.K.; Yuan, B.; Heinrich, H.; Cuenya, B.R. Formation and Thermal Stability of Platinum Oxides on Size-Selected Platinum Nanoparticles: Support Effects. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22119-22133, doi:10.1021/jp1086703.

91. Mylnikov, D.; Efimov, A.; Ivanov, V. Measuring and Optimization of Energy Transfer to the Interelectrode Gaps during the Synthesis of Nanoparticles in a Spark Discharge. Aerosol Science and Technology 2019, 53, 1393-1403, doi:10.1080/02786826.2019.1665165.

92. Pfeiffer, T.V.; Feng, J.; Schmidt-Ott, A. New Developments in Spark Production of Nanoparticles. Advanced Powder Technology 2014, 25, 56-70, doi:10.1016/j.apt.2013.12.005.

93. Meuller, B.O.; Messing, M.E.; Engberg, D.L.J.; Jansson, A.M.; Johansson, L.I.M.; Norlen, S.M.; Tureson, N.; Deppert, K. Review of Spark Discharge Generators for

Production of Nanoparticle Aerosols. Aerosol Science and Technology 2012, 46, 12561270, doi: 10.1080/02786826.2012.705448.

94. Ivanov, V.V.; Efimov, A.A.; Myl'nikov, D.A.; Lizunova, A.A. Synthesis of Nanoparticles in a Pulsed-Periodic Gas Discharge and Their Potential Applications. Russ. J. Phys. Chem. 2018, 92, 607-612, doi:10.1134/S0036024418030093.

95. Quinson, J.; Kacenauskaite, L.; Bucher, J.; Simonsen, S.B.; Theil Kuhn, L.; Oezaslan, M.; Kunz, S.; Arenz, M. Controlled Synthesis of Surfactant-Free Water-Dispersible Colloidal Platinum Nanoparticles by the Co4Cat Process. ChemSusChem 2019, 12, 1229-1239, doi:https://doi.org/10.1002/cssc.201802897.

96. Rossi, L.M.; Fiorio, J.L.; Garcia, M.A.S.; Ferraz, C.P. The Role and Fate of Capping Ligands in Colloidally Prepared Metal Nanoparticle Catalysts. Dalton Trans. 2018, 47, 5889-5915, doi:10.1039/C7DT04728B.

97. Iida, K.; Sasabe, T.; Sakai, K.; Uemura, S.; Shinohara, K.; Hirai, S. Effects of Solvent Composition on Viscosity and Dispersion Structure of PEFC Catalyst Ink. ECS Trans. 2020, 98, 497, doi:10.1149/09809.0497ecst.

98. Arsenov, P.V.; Efimov, A.A.; Ivanov, V.V. Optimizing Aerosol Jet Printing Process of Platinum Ink for High-Resolution Conductive Microstructures on Ceramic and Polymer Substrates. Polymers 2021, 13, 918, doi:10.3390/polym13060918.

99. Arsenov, P.V.; Vlasov, I.S.; Efimov, A.A.; Minkov, K.N.; Ivanov, V.V. Aerosol Jet Printing of Platinum Microheaters for the Application in Gas Sensors. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019, 473, 012042, doi:10.1088/1757-899X/473/1/012042.

100. Khan, S.; Briand, D. All-Printed Low-Power Metal Oxide Gas Sensors on Polymeric Substrates. Flex. Print. Electron. 2019, 4, 015002, doi:10.1088/2058-8585/aaf848.

101. Liu, H.; Zhang, L.; Li, K.H.H.; Tan, O.K. Microhotplates for Metal Oxide Semiconductor Gas Sensor Applications—Towards the CMOS-MEMS Monolithic Approach. Micromachines (Basel) 2018, 9, 557, doi:10.3390/mi9110557.

102. Arsenov, P.V.; Efimov, A.A.; Ivanov, V.V. Effect of Methods of Changing in Focusing Ratio on Line Geometry in Aerosol Jet Printing. Key Engineering Materials 2018, 779, 159-164, doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.779.159.

103. Efimov, A.; Arsenov, P.; Kornyushin, D.; Lizunova, A.; Volkov, I.; Ivanov, V. Aerosol Jet Printing of Silver Lines with A High Aspect Ratio on A Heated Silicon Substrate. Materials 2020, 13, 730, doi:10.3390/ma13030730.

104. Arsenov, P.V.; Sobolev, A.S.; Efimov, A.A.; Ivanov, V.V. Double Slot Aerosol Jet Printed Antenna for X-Band Applications. J. Phys.: Conf. Ser. 2021, 2086, 012047, doi: 10.1088/1742-6596/2086/1/012047.