MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017358132
■00520260202103649
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798314875438
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32092658
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006001
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aRorem,  Benjamin.
■24510▼aAdditive  Manufacturing  Processes  for  Photonics  and  Electronics
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a162  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Guo,  L.  Jay.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aAdvances  in  additive  manufacturing  have  revolutionized  the  fabrication  of  functional  photonic  and  electronic  materials,  offering  sustainable  solutions  for  vibrant  structural  color  coatings  and  high-performance  printed  electronics.  This  thesis  explores  innovative  strategies  for  integrating  abundant  natural  minerals  and  advanced  printing  techniques  to  create  durable,  cost-effective  materials  for  versatile  applications.The  fundamentals  of  structural  color  theory  and  their  application  to  simple,  vibrant  thin-film  stacks  are  presented,  supported  by  simulations  and  interference  calculations  to  understand  the  physical  mechanisms  of  these  designs.  High-Low-Absorber  (HLA)  and  Metal-Dielectric-Metal  (MDM)  structures  are  examined  as  foundational  designs  for  high-chroma  coatings,  demonstrating  the  potential  of  interference-based  methods  for  achieving  intense,  environmentally  stable  colors.HLA  structures  were  developed  using  minimally  processed  minerals,  such  as  rutile-derived  TiO2  and  silica-based  SiO2,  to  produce  scalable,  tri-layered  coatings  with  significant  reductions  in  material  costs  and  environmental  impact  compared  to  traditional  pigment-based  coatings.  A  novel  metallic  copper  oxide  absorber  film  was  fabricated  using  a  mixture  of  iron  oxide  and  copper  oxide  mineral  powders,  showcasing  a  sustainable  approach  to  color  production.  Additionally,  this  work  discusses  repeatability  and  best  practices  for  electron-beam  evaporation  of  mineral  powders  to  ensure  consistent  coating  performance.The  utility  of  structural  color  coatings  is  extended  to  advanced  applications,  including  optical  sensing  and  decorative  technologies.  Thermochromic  TiO2  coatings  exhibit  viable  temperature-sensing  capabilities,  suitable  for  integrated  optics  circuits.  Glass  fusing  techniques  create  robust  structural  colored  glass  for  decorative  purposes,  while  structural  black  coatings  provide  durable,  low-reflection  finishes  for  aesthetic  and  functional  applications.Area-selective  atomic  layer  deposition  (AS-ALD)  was  used  to  achieve  precise  patterning  and  conformal  deposition  of  structural  colors,  enabling  vibrant,  uniform  coatings  on  complex  3D-printed  objects.  Microscale  multi-color  patterns  were  also  created  with  AS-ALD,  offering  scalable,  high-resolution  optical  designs.  The  integration  of  Spatial  ALD  (SALD)  to  enhance  film  uniformity  and  throughput  is  also  discussed.In  the  realm  of  electronics,  a  novel  photoacoustic  printing  method,  Shock-wave  Jet  Printing  (SJP),  addressed  limitations  in  traditional  printing  methods,  such  as  nozzle-clogging  and  material  degradation.  SJP  enabled  high-resolution  deposition  of  carbon  nanotubes  (CNTs)  for  thin-film  transistors,  achieving  competitive  effective  mobilities  compared  to  conventional  inkjet  printing.  The  effective  mobility  of  percolating  CNT  networks  was  analyzed,  providing  insights  into  device  performance. SJP  was  further  demonstrated  for  solid-state  printing  of  organic  molecules,  preserving  material  integrity  while  achieving  high-resolution  patterns  critical  for  optoelectronics  and  sensing  applications.  Emissive  organic  molecules  were  successfully  deposited  in  microscale  patterns,  showing  the  potential  of  SJP  for  processing  materials  incompatible  with  traditional  techniques.Together,  these  findings  establish  a  synergistic  framework  for  additive  manufacturing  of  structural  colors  and  electronics,  utilizing  abundant  raw  materials  and  advanced  fabrication  techniques  to  address  both  aesthetic  and  functional  demands.  This  work  sets  the  stage  for  future  studies  in  sustainable  photonics  and  printed  electronics,  advancing  the  field  toward  scalable,  cost-effective,  and  environmentally  conscious  manufacturing  processes.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aInorganic  chemistry
■653    ▼aStructural  color
■653    ▼aAdditive  manufacturing
■653    ▼aOptoelectronics
■653    ▼aCarbon  nanotubes  transistors
■653    ▼aPrinted  electronics
■653    ▼aThin  films
■690    ▼a0605
■690    ▼a0544
■690    ▼a0488
■690    ▼a0794
■690    ▼a0611
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bApplied  Physics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-11B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358132▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books