I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 ,   pp.   84 5 ~ 858   IS S N :   2 502 - 4 7 52 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e cs .v 41. i 3 . pp 845 - 858             845       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e cs . i a e s c or e . c om   T h e r m a l   e f f e c t o f   c u r i n g   p a r a m e t e r s o n   t h e   n a t u r a l   f r e q u e n c y   o f   GN P / A g   i n k   c o m p o si t e s       K h i r w i z am   M d   H k h i r 1 ,   N o r   A z m m i   M as r i p an 2 C h o l at e e   P h o t o n g 3 A l an   Wats o n 4   M o h d   A z l i   S al i m 2   1 J a b a t a n   K e j u ru t e ra a n   M e k a n i k a l ,   P o l i t e k n i k   U n g k u   O m a r,   P e ra k ,   M a l a y s i a   2 F a k u l t i   T e k n o l o g i   d a n   K e j u ru t e ra a n   M e k a n i k a l ,   U n i v e r s i t i   T e k n i k a l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   H a n g   T u a h   J a y a ,   M a l a y s i a   3 F a c u l t y   o E n g i n e e ri n g ,   M a h a s a ra k h a m   U n i v e r s i t y ,   M a h a   S a ra k h a m ,   T h a i l a n d   4 P o w e E l e c t r o n i c s   a n d   M a c h i n e s   C e n t re ,   T h e   U n i v e r s i t y   o f   N o t t i n g h a m ,   N o t t i n g h a m ,   U n i t e d   K i n g d o m       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e N ov   6,   2025   R e v i s e N o v   12,   2025   A c c e pt e D e c   13,   2 025       T hi s   r e s e a r c h   e xa m i n e s   ho w   c ur i ng   t e m p e r a t u r e   a n d ur a t i o i nf l ue nc e   t he   e l e c t r i c a l   a nd   m e c ha ni c a l   be h a v i o r   o f   hy br i d   g r a ph e ne   na no pl a t e l e t   a nd   s i l v e r   ( G N P / A g )   c o nduc t i v e   i nk .   T he   i nk   w a s   f o r m ul a t e d   f r o m   G N P s ,   s i l v e r   f l a ke s   a nd  s i l v e r   a c e t a t e   p r i nt e o c o ppe r   s u bs t r a t e s ,   t he n   c ur e d   240   ° C ,     250  ° C ,   a nd   26 ° C   f o r   o ne   t o   t hr e e   ho ur s .   E l e c t r i c a l   r e s i s t a nc e   w a s   m e a s u r e d   u s i ng   a   T w o - P o i nt   pr o be ,   w hi l e   na t u r a l   f r e qu e nc y   w a s   o bt a i ne d   f r o m   e xpe r i m e n t a l   m o da l   a na l y s i s   ( E M A )   o n   s t a i nl e s s - s t e e l   ( S U S 304)   c a nt i l e v e r   be a m s   l a m i n a t e w i t pr i nt e d   i nk.   T h e   r e s ul t s   s ho w   t h a t   t he   h i g he r   c ur i ng   t e m pe r a t u r e   a n l o ng e r   c ur i ng   t i m e   r e d uc e   r e s i s t i v i t y   a nd   i nc r e a s e   na t u r a l   f r e que nc y ,   w i t t he   be s t   pe r f o r m a nc e   o bs e r v e a t   260   ° C   f o r   ho ur s   ( 8. 10⁻   Ω . m   a nd  a   4. H z   i nc r e a s e ) .   T he s e   f i n di ng s   c o nf i r m   t ha t   a   d i r e c t   r e l a t i o ns h i p   be t w e e n   c o nduc t i v i t y   a nd   s t i f f ne s s ,   w h e r e   c o ndi t i o ns   t h a t   pr o m o t e   s t r o ng e r   p a r t i c l e   bo nd i ng   a l s o   r a i s e   s t r uc t u r a l   r i g i d i t y .   T he   m a i n   c o nt r i bu t i o o f   t h i s   r e s e a r c h   i s   t he   j o i n t   e v a l u a t i o o f   c ur i ng   e f f e c t s   o n   bo t h   e l e c t r i c a l   a nd   v i b r a t i o na l   r e s po ns e s ,   o f f e r i ng   a   c o m bi ne d   e l e c t r o - m e c ha ni c a l   pe r s pe c t i v e   t h a t   i s   no t   o f t e e xp l o r e i G N P / A g   i nk  r e s e a r c h .   T he   r e s u l t s   pr o v i de   pr a c t i c a l   g ui d a nc e   f o r   s e l e c t i ng   c ur i ng   c o ndi t i o ns   ba s e o t h e   r e qu i r e ba l a nc e   be t w e e n   c o nduc t i v i t y   a nd  m e c ha n i c a l   s t a b i l i t y   i f l e x i b l e   a nd  s t r e t c ha b l e   e l e c t r o n i c   a pp l i c a t i o ns .   Ke y w or ds :   Cu r i n g   t e m pe ra t u r e   Cu r i n g   t i m e   G N P / A Co n d uc t i v e   I n k   N a t u ra l   f r e que n c y   R e s i s t i v i t y   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h A z l i   S a l i m   F a kul t i   T e k n o l o gi   d a n   K e j urut e r a a n   M e k a n i k a l ,   U n i v e r s i t i   T e kn i k a l   M a l a y s i a   M e l a k a   H a n T u a h   J a y a ,   76100   D u ri a T u n gg a l ,   M e l a ka ,   M a l a y s i a   E m a i l :   a z l i s a l i m @ ut e m . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N   Co n duc t i v e   i nks   ha v e   e m e r ge d   a s   a   t ra n s f o r m a t i v e   m a t e ri a l   i t h e   f i e l o f   p r i nt e e l e c t r o ni c s ,   e n a b l i ng  t h e   de v e l o pm e n t   o f   f l e xi b l e ,   l i g h t w e i ght   a n c o s t - e ff e c t i v e   e l e c t r o n i c   de v i c e s .   T h e s e   i nks   a r e   w i de l y   ut i l i z e i n   f l e xi b l e   e l e c t r o n i c s   f o r   a ppl i c a t i o n s   s uc h   a s   s e n s o rs ,   a nt e nna s ,   a n i n t e r c o nn e c t s   [1] - [3] .   T y pi c a l l y ,   c o n duc t i v e   i nks   c o n s i s t   o f   c o n duc t i v e   f i l l e r s ,   s uc a s   s i l v e r   ( A g)  n a n o pa rt i c l e s ,   c a r b o n -   b a s e m a t e r i a l s   w h i c h   a r e   g r a p h e n e   a n d   c a r b o n   na n o t ub e s   (CN T o c o n duc t i v e   po l y m e r s ,   w h e r e   i t   i s   di s pe r s e w i t hi n   a   s o l v e n t   o r   po l y m e r   m a t ri x.   T hi s   s t u dy   fo c us e s   o n   a   h y b r i i nk  f o r m ul a t i o n   c o m p r i s i ng  g ra p h e n e   n a n o pl a t e l e t s   (G N P s )   a n A g   pa rt i c l e s .   T h e   G N P s ,   w h e us e a s   f i l l e r s   i n   c o n d uc t i v e   i n ks   ha v e   de m o n s t r a t e t h e   a b i l i t y   t o   e nh a n c e   bo t h   e l e c t r i c a l   a n d   m e c ha ni c a l   p r o pe r t i e s   o f   po l y m e r - b a s e s y s t e m s ,   m a ki n g   t h e m   hi g h l y   s ui t a b l e   f o r   a dv a n c e e l e c t r o n i c   a pp l i c a t i o n s   [ 4].   T h e   i n t e g ra t i o n   o f   G N P s   w i t h   A g   n a n o pa rt i c l e s   ha s   b e e n   s h o w n   t f ur t h e i m p r o v e   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y   due   t o   a   s y n e r g i s t i c   e ff e c t ,   w hi c e nha n c e s   i nt e r - p a rt i c l e   c o nn e c t i v i t y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 845 - 85 8   846   a n r e duc e s   e l e c t r o n   s c a t t e ri n g   [5] - [7 ].   T hi s   h y b r i a pp r o a c h o l ds   s i g ni f i c a n t   p r o m i s e   f o r   t h e   de v e l o pm e n t   of   h i g h - pe r f o r m a n c e   c o n duc t i v e   i nks   f o r   f l e xi b l e   a n d   s t r e t c ha b l e   e l e c t r o n i c   de v i c e s .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   c o n duc t i v e   i n ks   i s   c l o s e l y   l i n ke t o   t h e   c uri n g   c o n d i t i o n s .   T e m pe r a t u r e   a n d   c ur i ng  c o n di t i o n   i n f l ue n c e   s o l ve n t   e v a po r a t i o n,   p a rt i c l e   s i nt e ri n a n i n t e r f a c i a l   b o n di n g   b e t w e e n   t h e   p r i nt e l a y e r   a nd  t h e   s ub s t r a t e .   S e v e r a l   s t u di e s   ha v e   s h o w t ha t   hi g h e c u r i n g   t e m pe r a t u r e s   a n d   l o n ge c u ri n g   t i m e s   e nh a n c e   pa rt i c l e   s i nt e r i n g   a n d   i m p r o v e   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y .   B a ka r   et   al .   [8]   de m o n s t ra t e t h a t   o pt i m i z e t h e rm a l   e xpo s ur e   p r o m o t e s   m o r e   u n i f o r m   s i nt e r i n g   i h y b r i G N P / A g   i n ks .   C h e et   a l .   [ 9]   f urt h e e xp l a i n e t h e   t h e r m a l   m e c ha n i s m s   t ha t   go v e r n   s o l v e n t   r e m o v a l   a n pa rt i c l e   s i nt e ri n i n   na n o pa r t i c l e   b a s e c o n duc t i v e   i n ks .   S i m i l a t r e n ds   w e r e   o b s e r v e i i n - s i t u   c u ri n g   s t u di e s   by   J a n da   e t   al .   [10] ,   w h i l e   M e r i l a m pi   e t   al .   [11]   r e po rt e i m p r o v e s   e l e c t r i c a l   pe r f o r m a n c e   i n   s i l v e r - b a s e i n ks   w h e n   s uf f i c i e n t   t h e rm a l   e n e r gy   i s   s uppl i e d.   A ddi t i o n a l   w o r o po l y m e r   s ub s t ra t e s   h a s   c o n f i r m e d   t ha t   c uri n g   c o n d i t i o n s   di r e c t l y   i n f l ue n c e   t h e   f o r m a t i o of   c o n duc t i v e   pa t h w a y s   [12]   a n r e c e nt   f i n di ngs   by   S a l i m   e t   a l .   [13]  hi g hl i g ht s   t h e   s e n s i t i v i t y   of   G N P / A g   s y s t e m s   t o   c h a n ge s   i c uri n g   t e m pe ra t u r e .   A l t h o ug h   t h e s e   s t ud i e s   p r o v i de   v a l ua b l e   i n s i g ht   i nt o   e l e c t r i c a l   b e h a v i o r ,   m o s t   e xa m i n e   c u ri n g   e f fe c t s   o n l y   f r o m   a e l e c t r i c a l   pe r s pe c t i v e   a n d   s e l do m   c o n s i de t h e i r   m e c h a ni c a l   i m p l i c a t i o n s .   M e c h a n i c a l   b e h a v i o i s   a l s o   i m po r t a nt   e s pe c i a l l y   f o r   de v i c e s   e xpo s e t o   b e n di n g ,   c y c l i c   l o a ds   o r   v i b r a t i o n .   N a t u ra l   f r e que n c y   i s   us ua l l y   pa ra m e t e r   f o r   a s s e s s i n g   s t i f f n e s s   a n s t r uc t u ra l   i nt e g r i t y   i n   t h i f i l m s   a n l a m i na t e c o m po s i t e s   a l s o   c a n   a f fe c t   t h e   p e r f o r m a nc e   of   de v i c e s   s uc h   a s   r e s o na t o r s ,   s e n s o r s   a nd  f r e que n c y   s e l e c t i ve   s ur f a c e .   D e n g   e t   a l .   [14]   s t a t e t ha t   c o n d uc t i v e   i n k - b a s e f r e que n c y   s e l e c t i v e   s ur f a c e s   r e l y   o n   s t a b l e   r e s o n a n c e   b e ha v i o r   t o   m a i nt a i w i de b a n d   a b s or p t i o n.   T e t   a l .   [ 15]   a l s o   s h o w e t h a t   v a ri a t i o n s   i s t i f f n e s s   a n d   f i l m   u ni f o r m i t y   i n f l ue n c e   r e s o n a n t   m e a s u r e m e nt s   i p ri n t e d   c o n duc t i v e   f i l m s   a t   m i c r o w a v e   f r e que n c i e s .   M o r e   r e c e nt   s t udi e s ,   s uc a s   t h o s e   by   S um m e r s   e t   al .   [ 16],   s t a t e h o w   i n m i c r o s t r uc t u r e   a f fe c t s   R F   pe r f o r m a n c e ,   r e i n f o r c i n t h e   i m po r t a n c e   o f   m e c h a ni c a l   s t a b i l i t y   i n   p ri nt e c o n duc t o r s .   H y b r i g r a p h e n e   s i l v e r   us e i f l e xi b l e   a n s t r e t c ha b l e   e l e c t r o n i c s   f a c e   s i m i l a r   c ha l l e n ge s   by   [ 5 ],   w h o   e m p ha s i z e d   t ha t   m e c h a ni c a l   i nt e gri t y   i s   i m po r t a n t   f o r   de v i c e s   s ubj e c t e t o   r e pe a t e de fo r m a t i o n .   D e s pi t e   i t s   r e l e v a n c e ,   na t u ra l   f r e que n c y   a n a l y s i s   i s   s t i l l   u n c o m m o n   i n c o r po ra t e i n   c o nduc t i v e   i n s t udi e s .   E x i s t i ng  r e s e a r c h   do e s   n o t   e xa m i n e   h o w   c uri n g   c o n di t i o n s   s i m u l t a n e o us l y   i n f l ue n c e   e l e c t r i c a l   a n d   m e c ha n i c a l   b e h a v i o i h y b r i d   G N P / A c o n duc t i v e   i n ks .   T hi s   g a p   i s   s i g ni f i c a nt   b e c a u s e   t h e rm a l   p ro c e s s i ng   c a a f f e c t   b o t c o nduc t i v i t y   a nd   s t i f f n e s s   t h r o ug h   c h a ng e s   i m i c r o s t ruc t u re .   A l t h o u g s e v e ra l   w o rks   d i s c us s   c u ri ng   a nd   he a t   re l a t e d   e f f e c t s   c o n c e p t u a l l y   [ 8 ] ,   [ 9 ] ,   c u rre nt   s t ud i e s   do   n o t   a dd r e s s   t h e   c o m b i ne d   e l e c t r o - m e c ha n i c a l   re s po n s e   o f   G N P / A g   c o n d uc t i v e   i nks   u nde di f f e r e nt   c u ri ng   t e m pe ra t u re s   a nd   t i m e s .   W hi l e   m a n y   s t ud i e s   s h o w   t ha t   i nc r e a s i ng   o f   t h e   c u ri ng   t e m pe ra t u r e   a nd   t i m e   c a i m p r o v e   c o n d uc t i v i t y ,   m uc l e s s   ha s   b e e do n e   t o   u nde r s t a nd   h o w   t he   s a m e   c u ri ng   c o n d i t i o n s   a f f e c t   m e c ha ni c a l   s t i f f n e s s ,   e s pe c i a l l y   w h e v i e w e d   t hr o u g na t u ra l   f r e q ue n c y .   T hi s   l e a v e s   a i m po rt a nt   g a b e c a us e   de v i c e s   us i ng   p ri nt e d   c o nduc t i v e   l a y e r s   e x pe ri e n c e   b e nd i ng ,   v i b r a t i o a nd   c y c l i c   l o a d i ng   i re a l   a p p l i c a t i o n s .     A   c o m b i ne   c o ns t ra i nt   t ha t   c o nn e c t s   e l e c t ri c a l   a nd   m e c ha ni c a l   r e s po n s e s   u nde i de nt i c a l   c u ri ng   c o n d i t i o n s   ha s   n o t   b e e e s t a b l i s he d   f o G N P / A g   h y b ri d   i nk s .   T hi s   s t udy   re s po nds   t o   t ha t   g a p   b y   i n v e s t i g a t i ng   ho w   c u ri ng   t e m pe ra t u re   a nd   c u ri ng   t i m e   a f f e c t   b o t t h e   e l e c t ri c a l   re s i s t a n c e   a nd   na t u ra l   f re q ue n c y   o f   p ri nt e d   G N P / A g   c o nduc t i v e   i nk .   T h e   h y po t h e s i s   i s   t ha t   hi g he c u ri ng   t e m pe ra t u r e s   a nd   l o nge c u ri ng   d u ra t i o n s   e nha nc e   he a t   t ra ns f e d u ri ng   c u ri ng ,   l e a d i ng   t o   s t r o nge p a ri c l e   s i nt e ri ng ,   l o w e r   re s i s t i v i t y   a nd   i n c re a s e d   s t i f f n e s s .   T h e re f o r e ,   t hi s   s t u dy   a i m s   t o   e x a m i ne   h o w   c u ri ng   t e m pe ra t u re   a nd   d u ra t i o i n f l ue n c e   b o t t he   e l e c t ri c a l   a nd   na t u ra l   f r e que nc y   o f   p ri nt e d   G N P / A g   c o n d uc t i v e   i nk   a nd   t o   i de nt i f y   c u ri ng   c o nd i t i o ns   t ha t   o f f e a   b a l a n c e d   i m p r o v e m e nt   i n   e l e c t ri c a l   a nd   m e c ha ni c a l   pe r f o rm a n c e   i f l e x i b l e   a nd   s t re t c ha b l e   e l e c t r o ni c   de v i c e s .       2.   M ET H O D   T h i s   s t udy   fo c us e s   o n   t h e   f o r m u l a t i o a n d   p r o c e s s i n o f   a   c o n duc t i v e   i nk  c o m po s e of   a   h y b r i m i x t u r e   o f   t hr e e   c o n duc t i v e   f i l l e r s   w hi c h   a r e   G N P s   w i t h   a   pa r t i c l e   s i z e   o f   25   µ m ,   A g   n a n o pa rt i c l e s   w i t a   pa r t i c l e   s i z e   o f   10   µ m ,   a n d   S A .   B e s i de s ,   e t ha n o l   w a s   us e a s   t h e   p ri m a r y   c h e m i c a l   s o l v e n t ,   w h i l e   1 - b ut a n o l   a n t e r p i n e o l   s e r v e a s   o r g a ni c   s o l v e n t s   a n d   b i n de r s   t o   s uppo r t   d i s pe r s i o n   a n d   f i l m   f o r m a t i o n.   T h e   s a m p l e   pr e p a ra t i o p r o c e s s   i n v o l v e s e ve r a l   ke y   s t a ge s ,   i n c l udi ng   i n k   f o r m u l a t i o n,   m i xi ng  o f   pow de r   a nd  p a s t e   c o m po n e n t s ,   s t e n c i l - b a s e i nk  p r i nt i ng,   t h e rm a l   c u r i ng  a n d   s ub s e qu e n t   c ha ra c t e ri z a t i o n   o f   t h e   c u r e s a m p l e s   w h i c t h e   f l o w   i l l us t ra t e s   i n   F i gu r e   1 .     2. 1 .     F o r mu l ati o n   o G N P / A c o n d u c ti v e   i n k   c o m p o s i te   T h e   p ri m a r y   fo r m ul a t i o o f   c o n duc t i v e   i nk  c o n s i s t s   o f   t w m a i c o m po n e n t s ,   s uc a s   c o n duc t i v e   f i l l e r s   a nd   a   b i n de s y s t e m .   T h e   f i l l e r s   a r e   r e s po n s i b l e   f o e l e c t r i c a l   c o n d uc t i v i t y ,   w h i l e   t h e   b i n de e n s u r e pr o pe r   di s pe r s i o n   a n c o h e s i o n   o f   a l l   c o n s t i t ue nt s   w i t h i t h e   i n k .   I n   t h i s   s t udy ,   t h e   f o r m ul a t i o n   o f   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       T he r m al   e f f e c t s   of   c ur i ng   par am e t e r s   on  t he   na t ur al   f r e que nc y   o f   G NP / A g   i n k     ( Khi r w i z am   Md  H k h i r )   847   G N P / A c o n duc t i v e   i n c o m po s i t e   ut i l i z e a   s pe c i f i c   ra t i o   of  f i l l e l o a di ng  a nd  s o l v e n t ,   a s   de t a i l e i T a b l e   fo r   o n e   s a m p l e   s e t .   T hi s   f o r m u l a t i o a p p r o a c w a s   a da pt e f r o m   t h e   m e t h o de s c r i b e by   [1 7 f o r   de v e l o pi n g   h y b r i c o n duc t i v e   i n ks .   T h e   r e qui r e d   qua nt i t i e s   o f   e a c h   c o m po n e n t   w e r e   a c c ura t e l y   w e i gh e us i ng  a   d i gi t a l   s c a l e   a n d   pl a c e i a   c l e a b e a ke r   f o r   s ub s e que n t   m i xi ng  a n d   p r o c e s s i n g.           F i gu r e   1 .   E xpe r i m e nt   w o r kf l ow   fo r   G N P / A g   c o n duc t i v e   i n k   c o m pos i t e   t e s t       T a b l e   1 .   Co m po s i t i o n   o f   G N P / A c o n duc t i v e   i nk  c o m po s i t e   fo r   1   s a m pl e   s e t   GNP   (g )   E t h a n o l   (m l )   S i l v e f l a k e ,   Ag     (g )   S i l v e a c e t a t e ,   S A   (g )   Ra t i o   1 - b u t a n o l :   T e rp i n e o l   0 . 0 0 5   5   0 . 4 2 9 2   0 . 0 4 2   3 : 3       T h e   f o r m ul a t i o n   w a s   de s i gn e t o   b a l a n c e   e l e c t r i c a l   c o ndu c t i v i t y   w i t h   go o m e c h a ni c a l   s t a b i l i t y .   S i l v e r   f l a ke   w e r e   us e a s   t h e   m a i c o n duc t i v e   c o m po n e n t s   b e c a us e   i t   f o r m   t h e   b ul k   o f   t h e   e l e c t r o p a t h w a y s .   A   s m a l l   a m o unt   o f   G N P   w a s   a dde d   t o   r e i n f o r c e   t h e   p ri n t e l a y e r   a nd   i m p r o v e   pa rt i c l e   t o   p a r t i c l e   c o nt a c t .   S i l v e r   a c e t a t e   w a s   i n c l ude a s   w e l l ,   s i n c e   i t   b r e a ks   do w n   d uri n g   c uri n g   a n d   p r o duc e s   a ddi t i o na l   s i l v e t ha t   h e l ps   t h e   p a r t i c l e   b o n m o r e   e f fe c t i ve l y .   T h e   m a s s   ra t i o   us e fo r   G N P s ,   s i l v e r   f l a ke s ,   a n d   s i l v e a c e t a t e   (a b o ut   0. 00 5:   0 . 4292 :   0. 0 42   pe s i ngl e   s e t   b a t c h )   f o l l ow s   e a r l i e f i n di ngs   s h o w i n g   t ha t   h y b r i s y s t e m s   b e n e f i t   f r o m   t hi s   c o m po s i t i o r a nge   [13] ,   [1 8 ].     2. 2 .     M i x i n p r o c e s s     T h e   c o m po n e nt s   w e r e   c o m b i n e t o   p r o duc e   a   u ni f o r m   m i x t ur e   s u i t a b l e   f o r   us e   a s   c o n d uc t i v e   i n k   i t e s t   s a m p l e   p r i nt i ng.   A c h i e v i n a   h o m o ge n e o us   di s pe r s i o n   o f   G N P s ,   A a nd  s o l v e n t s   i s   e s s e n t i a l   f o r   e n s u r i ng  c o n s i s t e n t   f i l l e r   d i s t ri b ut i o n,   w hi c di r e c t l y   i n f l ue n c e s   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y   a n t h e rm a l   b e ha v i o r .     A   m a g n e t i c   s t i rr e r   w a s   us e t o   f a c i l i t a t e   u n i f o r m   m i x i n g .   A c c o r di n g   t o   t h e   f o r m ul a t i o f o r   a   s i n gl e   s a m pl e   s e t ,   t h e   p r o c e dur e   w a s   s c a l e up  t o   p r e pa r e   18  s e t s   w hi c h   a re   s pe c i f i e qua n t i t i e s   f o r   o n e   s e t   w e r e   m ul t i pl i e by   18  t o   pr o duc e   a   l a rge b a t c h   o f   c o n duc t i v e   pa s t e .   F o r   t h e   p r e pa ra t i o o f   t hi s   1 8 - s e t   b a t c h ,   0 . 090  g   o f   G N P s   w a s   f i r s t   d i s pe r s e i 90   m l   o f   e t h a n o l   i a   s m a l l   b e a ke r.   T h e   b e a ke w a s   c ove r e w i t a l um i n u m   f o i l   t o   m i n i m i z e   s o l v e n t   e v a po r a t i o n.   By   pr o m o t i n g   e ffe c t i ve   di s pe r s i o o f   t h e   G N P s   pa r t i c l e s ,   t h e   m i xt u r e   w a s   pl a c e i n   a n   u l t ra s o n i c   b a t f o r   10  m i nut e s ,   fo l l ow i n p r o c e dur e s   a da p t e f r o m   [ 1 8 ].   A f t e r   t h e   i ni t i a l   di s pe r s i o n ,   7. 7256   o f   S F   w e r e   a dde t o   t h e   G N P s / e t h a n o l   m i xt u r e ,   a n d   t h e   c o m b i n e s o l ut i o n   u nde rw e n t   f ur t h e s o n i c a t i o n   f o r   1   h o u r .   D u r i ng  t h i s   pr o c e s s ,   t h e   u l t ra s o n i c   b a t w a s   o pe r a t e d   a t   a   n o m i na l   a m pl i t ude   o f   40   kH z   t o   p r o m o t e   e ff e c t i v e   pa rt i c l e   b r e a kup.   T h e   m i xt u r e   w a s   i n s pe c t e v i s ua l l y   du r i n g   a n d   a f t e s o n i c a t i o a n d   n o   s e di m e n t a t i o o pa rt i c l e   c l us t e r i ng  w a s   o b s e r v e i n d i c a t i ng  s t a b l e   di s pe r s i o n .   T he   m i xt u r e   w a s   a l s o   c h e c ke un de r   a n   o pt i c a l   m i c r o s o p e ,   w hi c s h o w e n o   l a rge   a gg l o m e r a t e s .   T h e s e   o b s e r v a t i o n s   c o n f i r m e d   t h a t   G N P s   a n d   s i l v e r - b a s e d   f i l l e r s   w e r e   w e l l   di s pe r s e b e fo r e   m o v i n g   o n   t o   t h e   n e xt   s t e p.   S t udi e s   ha v e   s h o w n   t h a t   s uc h   p r o l o n ge s o n i c a t i o n   m a y   i n duc e   s t r uc t u ra l   m o di f i c a t i o n s   i n   g r a p h e n e - b a s e m a t e r i a l s ,   s uc h   a s   i n t r o duc i n g   de f e c t s   t h a t   c o ul a ff e c t   b o t h   e l e c t r o ni c   a n d   t h e r m a l   p r o pe r t i e s   [ 19 ] ,   [2 0 ].   A l t h o ug h   p r o l o n ge s o ni c a t i o n   c a i nt r o duc e   s t ruc t u r a l   c h a nge s ,   t h e   di s pe r s i o n   c h e c ks   c o n f i rm e t ha t   t he   pa r t i c l e   n e t w o r r e m a i n e u n i f o r m   a nd  s t a b l e   t hr o ugh o ut   p r o c e s s i n g.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 845 - 85 8   848   D uri n g   t hi s   p r o c e s s ,   t h e   d i s pe r s i b i l i t y   o f   G N P s   i e t h a n o l   a n d   i t s   i n t e r a c t i o w i t h   A g   na n o pa r t i c l e s   w e r e   o b s e r v e d   a s   s h o w n   i F i g u r e   2 .   T h e   r e s ul t i ng   h o m o ge n e i t y   i s   c r i t i c a l   n o t   o n l y   fo a c h i e v i n g   c o n s i s t e n t   e l e c t r i c a l   pe r f o r m a n c e   b ut   a l s o   f o r   e nha n c i n g   h e a t   t r a n s f e r   e f f i c i e n c y   dur i n g   t h e   c uri n g   s t a ge .   A   w e l l - di s pe r s e i nk  e n s u r e s   u n i f o r m   t he rm a l   c o nduc t i v i t y   a c r o s s   t he   p ri nt e d   l a y e r,   p r o m o t i ng   e v e he a t   d i s t ri b u t i o du ri ng   c u ri ng .   T hi s   l e a ds   t o   m o r e   e f f e c t i v e   s i nt e ri ng   o f   c o nduc t i v e   p a rt i c l e s ,   b e t t e s o l v e nt   e v a po ra t i o n,   a nd   s t r o nge i nt e r f a c i a l   b o n d i ng   w i t t h e   s ub s t ra t e ,   w hi c c o nt ri b ut e s   t o   i m p r o v e d   e l e c t ri c a l   c o n d uc t i v i t y   a nd   m e c ha ni c a l   s t i f f n e ss .   F i g u r e   2( a )   i l l us t ra t e s   t h e   s o n i c a t i o p r o c e s s   us i n a ul t r a s o n i c   b a t h.   N e xt ,   0 . 756  g   o f   S A   w a s   a dde t o   t h e   p r e v i o us l y   s o n i c a t e d   m i xt u r e ,   f o l l ow e by   a a dd i t i o na l   h o u of   s o n i c a t i o t o   e n s u r e   t h o r o ug di s pe r s i o o f   a l l   c o n duc t i v e   c o m po n e n t s .   T h e   m i xt u r e   w a s   t h e h e a t e d   o a   h o t   p l a t e   a t   70   ° w hi l e   b e i n g   s t i rr e d   a t   200   r p m   us i ng  a   m a g n e t i c   s t i rr e r   t o   a i d   t h e   e v a po r a t i o n   o f   e xc e s s   e t ha n o l ,   a s   i l l us t ra t e i F i gu r e   2(b ).   T h i s   l o w   t e m pe r a t u r e   pr e - d r y i n s t e p r o m o t e s   u n i f o r m   d i s t ri b ut i o n   o c o n duc t i v e   pa r t i c l e s   a n d   i ni t i a t e s   e a rl y   s o l v e n t   r e m o v a l ,   w h i c s uppo rt s   b e t t e h e a t   t ra n s f e r   d u r i ng  s ub s e que n t   hi g t e m pe r a t u r e   c u r i ng.   A f t e r   t h e   s t i rri n g   a n d   d r y i n g   p r o c e s s ,   t h e   m i x t u r e   w a s   t ra n s f e rr e d   t o   a   s m a l l   w h i t e   po r c e l a i b e a ke a n t h e r m a l l y   c ur e i n   a o ve n   a t   250   ° C   f o r   h o u r.   T h i s   c ur i ng  s t e p   n o t   o nl y   s o l i di f i e s   t h e   c o m po s i t e   b ut   a l s o   s i g n i f i c a n t l y   i m pr o v e s   t h e r m a l   c o n duc t i v i t y   by   e nh a nc i n g   pa rt i c l e   s i nt e ri n a n r e duc i ng  i nt e r f a c i a l   vo i ds .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   h e a t   t ra n s f e r   c h a ra c t e ri s t i c s   of   t h e   i nk  a r e   i m p r o v e d,   e n s u r i ng  m o r e   e ff i c i e n t   e n e rg y   di s t r i b ut i o n   du ri n de v i c e   o pe r a t i o n.   O n c e   c oo l e d,   t h e   c ure c o m po s i t e   w a s   f i n e l y   gr o un t o   pr o duc e   a   uni f o r m   po w d e r .   T hi s   po w de r   w a s   s t o r e i a   c l e a n   c o nt a i n e f o r   pa s t e   p r e pa ra t i o n .   F o r   t h e   p r e p a r a t i o n   o f   t h e   G N P   h y b r i pa s t e ,   9 . 36   o f   t h e   c ur e po w d e r   w a s   w e i gh e a n d   pl a c e i a   s m a l l   c o n t a i n e r.   T h e n,   5 d r o ps   o f   1 - b ut a n o l   a n t e rpi n e o l   w e r e   a dde t o   s e r v e   a s   o rga ni c   b i n de r s ,   i m p r o v i n g   t h e   p a s t e s   c o n s i s t e n c y   a n d   p r i nt a b i l i t y   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3 .   T h e   m i xt u r e   w a s   b l e n de t h o r o ug h l y   us i n a   m i xi ng  m a c hi n e   t o   c r e a t e   a   h o m o ge n e o us   c o n duc t i v e   i n k   p a s t e .   T hi s   f i na l   pa s t e   n o t   o n l y   s uppo r t s   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y   b ut   a l s o   c o n t ri b ut e s   t o   e nh a n c e h e a t   di s s i pa t i o i n   p r i nt e e l e c t r o n i c   de v i c e s   de pe n di n g   t o   t h e   o pt i m i z e d   m i c r o s t r uc t u r e   a n d   t h e rm a l   pa t h w a y s   e s t a b l i s h e du r i ng  t h e   c u r i ng  p r o c e s s .         (a )   (b )     F i gu r e   2 .   Co n duc t i v e   i n k   p r e p a r a t i o p r o c e s s :   (a s o ni c a t i o pr o c e s s   a n d   (b s t i rr i ng  p r o c e s s           F i gu r e   3 .   1 - b ut a n o l   a n d   t e r pi n e o l   d r o ppi ng  p r o c e s s       2. 3 .     P r i n t i n p r o c e s s   F o r   t h e   m e t h o o f   pr i nt i n g ,   t hi s   r e s e a r c h   us e a   m a n ua l   m e s h   s t e n c i l   p r i nt i ng  w h o s e   t h i c k n e s s   a t     60  µ m   w h i l e   t h i c o ppe r   f i l m s   w o ul h a v e   s e r v e a s   s ub s t ra t e s .   T h i s   i n v o l ve put t i n a   s ub s t ra t e   u nde t hi s   m e s h   s t e n c i l   f o l l ow e by   pa s t i n i t   w i t h   a   g ri s i z e   o f   m m × m m   l i ke   i F i gu r e   4 .   T h e   pa s t e   w a s   p r i nt e o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       T he r m al   e f f e c t s   of   c ur i ng   par am e t e r s   on  t he   na t ur al   f r e que nc y   o f   G NP / A g   i n k     ( Khi r w i z am   Md  H k h i r )   849   t h e   f i v e   s e l e c t e po i nt s   o n   t he   s ub s t ra t e   s t ri p ,   us i ng   a   s q ue e g e e ,   u nt i l   i t   w a s   v i s i b l e   a s   i l l us t ra t e i F i gu re   5 .   A f t e r   p r i nt i ng,   t h e r e   s h o ul b e   c l e a n i n g   o f   t h e   m e s s t e n c i l   a n d   t hi s   s h o ul b e   do n e   f o r   a l l   t h e   18  s e t   t o   pr o c e e t o   c ur i ng  p r o c e s s .           F i g u r e   4 .   P ri n t i n p r o c e s s   o n   60   µ m   m e s s t e n c i l   t hi c k n e s s           F i gu r e   5 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   f o r   p ri nt i n g   po i n t s       2. 4 .     C u r i n p r o c e s s   T h e   c u r i n g   p r o c e s s   i s   a   c ri t i c a l   po s t - t r e a t m e nt   s t e pe r f o r m e a f t e r   t h e   c o n duc t i v e   i n k   ha s   b e e n   pri n t e d   o nt o   t h e   s ub s t ra t e .   T h i s   p r o c e s s   e nha n c e s   t h e   a d h e s i o n   b e t w e e n   t h e   c o n d uc t i v e   f i l l e r s   a n d   t h e   b i n de r ,   w h i l e   a l s o   s t r e n g t h e n i n g   t h e   b o n di ng   b e t w e e n   t h e   i nk   a n d   t h e   s ub s t r a t e   s u r f a c e .   I t h i s   s t u dy ,   c uri n g   w a s   c a rri e o ut   us i n g   t h e   U F 55   u ni v e r s a l   o v e n ,   w hi c h   f e a t u r e s   a   hi g h l y   e ff i c i e n t   h e a t i ng   s y s t e m   t ha t   e n s u r e s   uni f o r m   h e a t   d i s t r i b ut i o n   a n s t a b l e   t e m pe r a t u r e   c o n di t i o ns   t hr o ugh o ut   t h e   c h a m b e r .   T h e   p ri n t e s a m p l e s   w e r e   pl a c e o a   t ra y   a n s ub j e c t e t o   c ur i ng  u n de r   v a r i o us   t e m pe ra t u r e   a n d   t i m e   c o n di t i o n s ,   a s   de t a i l e i n   T a b l e   2 .   R e c e n t   s t udi e s   o h y b r i G N P / A g   c o n duc t i v e   i n ks   s h o w s   t h e   e f fe c t i ve   pa r t i c l e   s i n t e r i ng  a n d   s i l v e r   r e duc t i o n   o c c ur  i t h e   230 - 280   ° C   ra n ge ,   w h e r e   s o l v e n t   r e m o v a l   a n d   n e c f o r m a t i o n   b e t w e e n   pa rt i c l e s   b e c o m e   m o r e   a c t i v e   [8] [9] ,   [12] .   B a s e o n   t h e s e   f i n d i n gs ,   t h e   c u r i n g   t e m pe ra t u r e s   o f   240  ° C ,   250   ° C ,   a n d   260  ° C   w e r e   s e l e c t e t o   f a l l   w i t hi t h e   e s t a b l i s h e s i nt e r i n g   f o r   G N P / A g   c o m po s i t e   i n ks .   T h e   o v e n   w a s   pr e h e a t e d   f o r   20   m i n ut e s   a n d   r u w i t h   a   s t e a dy   i nt e rna l   a i r f l ow ,   w h i c h e l pe d   ke e t h e   t e m pe r a t u r e   u ni f o r m   a n e n s u r e t ha t   e v e r y   s a m pl e   r e c e i v e c o n s i s t e n t   h e a t   e xpo s ur e .   T h e   u ni f o r m   t h e rm a l   e n v i r o nm e nt   p r o v i de by   t h e   o ve n   p r o m o t e s   c o n s i s t e n t   s i nt e ri n g   o f   c o n duc t i v e   pa r t i c l e s ,   r e s ul t i n g   i de n s e m i c r o s t r uc t u r e s   a n d   i m p r o v e d   i nt e r f a c i a l   c o nt a c t   b e t w e e n   c o m po n e n t s .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   h e a t   t ra n s f e c h a ra c t e ri s t i c s   o f   t h e   p ri nt e i n k   l a y e a r e   s i g n i f i c a nt l y   i m p r o v e d,   w h i c i s   b e n e f i c i a l   fo r   a ppl i c a t i o n s   w h e r e   t h e rm a l   d i s s i pa t i o a nd  s t a b i l i t y   a r e   c r uc i a l ,   s uc a s   i f l e xi b l e   e l e c t r o n i c s   a nd  hi g h - f r e que n c y   de v i c e s .   F o l l ow i n t h e   c u r i ng  p r o c e s s ,   a l l   s a m pl e s   w e r e   a l l o w e t o   c oo l   na t u ra l l y   t o   r o o m   t e m pe ra t u r e   t o   c o m pl e t e   t h e   t h e r m a l   s t a b i l i z a t i o p ha s e .       T a b l e   2 .   S a m p l e   p r e pa ra t i o n   S a m p l e   N u m b e r   o s a m p l e s   Cu ri n g   t e m p e ra t u r e   ( o C)   Cu ri n g   t i m e   (h o u r s )   S1   2   240   1   S2   2   240   2   S3   2   240   3   S4   2   250   1   S5   2   250   2   S6   2   250   3   S7   2   260   1   S8   2   260   2   S9   2   260   3       2. 5 .     R e s i s tan c e   an d   r e s i s t i v i ty  an a l ys i s   T h e   r e s i s t a n c e   m e a s u r e m e nt   w a s   pe r f o r m e a c c o r di n g   t o   IE E E   s t a n d a r d   118 - 1978   us i ng   a   t w o - p o i n t   pr o b e   a n i t   i s   m e a s u r e t h e   r e s i s t a n c e   a t   e a c c o n duc t i v e   i n k.   D a t a   r e a di n g   w a s   t a ke by   t a ppi ng  s pe c i f i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 845 - 85 8   850   po s i t i o n s   o e a c h   s ub s t r a t e   po i nt   a s   s h o w n   i F i gu r e   6.   T he   p r o b e   t i ps   w e r e   a pp l i e d   w i t c o n s t a nt   c o n t a c t   pr e s s u r e   t o   r e duc e   v a r i a t i o n   c a us e b y   c o n t a c t   r e s i s t a n c e   a nd  t h e   e l e c t r o de   s pa c i n g   w a s   ke pt   a t   m m   f o r   a l l   s a m pl e s   t o   e n s u r e   c o n s i s t e nt   m e a s u r e m e n t   c o n d i t i o n s .   F o r   e a c h   c u ri n c o n d i t i o n,   t w o   pr i nt e s a m pl e s   w e r e   t e s t e a n d   e v e r y   r e po r t e d   v a l ue   r e p r e s e n t s   t h e   m e a o f   t hr e e   r e pe a t e m e a s u r e m e n t .   T h e   a v e r a ge   v a l ue   of  e a c h   s a m p l e   c o n t a i ni n g   f i v e   pr i nt e i nk  r e a di n gs   w i l l   b e   c a l c ul a t e d.           F i gu r e   6 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   pri nt e i nk  w i t t e s t i ng  po i nt s       F r o m   t h e   r e a d i n g   o f   r e s i s t a n c e ,   t h e   c o n duc t i v e   i n r e s i s t i v i t y   i s   de f i n e a s   f o l l o w s   i n   ( 1 ):     R e s i s t i v i t y ,   =   ×   (1)     w h e r e   R   i s   t h e   m e a s u r e d   r e s i s t a n c e ,   L   i s   t h e   l e n gt o f   t h e   c u rr e n t   p a t h,   A   i s   t h e   a r e a   o f   t h e   p ri n t e d   c o n duc t i v e   i n de f i n e a s   f o l l ow s   i ( 2 ) .     A r e a ,   = ×   (2)     w h e r e ,   w   i s   t h e   t hi c k n e s s   o f   m e s h   s t e n c i l .     2. 6 .     N atu r al   fr e q u e n c m e as u r e m e n t   In  t h i s   s t u dy ,   na t u r a l   f r e que n c y   v a l ue s   w e r e   o b t a i n e d   f r o m   e xpe r i m e n t a l   m o da l   a na l y s i s   (E M A ) ,   fo l l ow i n g   t h e   A S T M   E 756   s t a nda rd,   a s   i l l us t ra t e d   i F i gu r e   7.   T h e   t e s t   s pe c i m e n s   c o n s i s t e o f   s t a i nl e s s - s t e e l   (S U S   304)  c a nt i l e v e r   b e a m s   w i t c o n duc t i v e   i n k   p ri n t e d   o t h e i s u r f a c e   u nde v a r y i n g   c u r i n g   t e m pe r a t u r e s   a n c u r i ng  t i m e s .   T h e   S U S   304  s t a i nl e s s   s t e e l   w a s   c h o s e n   a s   t h e   s ub s t r a t e   b e c a us e   of   i t s   h i g s t i f f n e s s - to - m a s s   r a t i o ,   w h i c e n s u r e s   w e l l - de f i n e na t u ra l   f r e que n c i e s   w i t h   m i ni m a l   da m pi ng   e ff e c t s   [2 1 ] .   T h e   pr o pe rt i e s   a nd  d i m e n s i o n s   o f   t h e   S U S   304   b e a m s   us e i t h i s   i n v e s t i ga t i o a r e   p r e s e n t e i n   T a b l e   3   a nd  F i gu r e   8 .           F i gu r e   7 .   T e s t   s e t up  f o r   E M A       T a b l e   3 .   T h e   s t a i nl e s s   s t e e l   (S U S   304)  b e a m   s pe c i f i c a t i o n   M a t e ri a l   S t a i n l e s s - s t e e l   ( S U S   3 0 4 )   Y o u n g s   M o d u l u s ,   E   2 0 0   G P a   D e n s i t y ,   ρ   9 , 7 3 0   k g / m 3   D i m e n s i o n ,   l e n g t h ,   l   ×   w i d t h ,   b   ×  t h i c k n e s s ,   h   2 0 0   m m × 1 0   m m × 3   m m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       T he r m al   e f f e c t s   of   c ur i ng   par am e t e r s   on  t he   na t ur al   f r e que nc y   o f   G NP / A g   i n k     ( Khi r w i z am   Md  H k h i r )   851       F i gu r e   8 .   S t a i nl e s s   s t e e l   (S U S   304)  di m e n s i o n       T h e   S U S 304  b e a m   w a s   l a m i na t e w i t t h e   p r i nt e G N P / A c o n duc t i v e   i n k   o n   di f f e r e n t   s ub s t r a t e   c o n s t ra i nt s   w a s   f i xe a s   a   c a n t i l e v e r   w i t h   o n e   e n d   f ul l y   c l a m pe i a   ri gi d   v i s e .   A   s o f t - t i p   i m pa c t   h a m m e w a s   us e t o   e xc i t e   t h e   b e a m   a nd   ge n e ra t e   a   c l e a i m p ul s e   r e s po n s e .   T h e   l i g ht w e i ght   m i n i a t u r e   a c c e l e r o m e t e r   w i t h   r e f e r e n c e   s e n s i t i v i t y   a bo ut   10. 34   m V / i s   us e t o   a c qui r e   d i s pl a c e m e n t   s i g na l s   pl a c e d.   T h e   da t a   a c qui s i t i o s y s t e m   (D A Q s i m ul t a n e o us l y   r e c o r ds   t h e   t i m e - do m a i f o r c e   a n d   a c c e l e ra t i o n   s i g n a l s ,   w h i c h   a r e   t h e p r o c e s s e us i ng  a   f a s t   f o ur i e r   t r a n s f o r m   (F F T a l go ri t hm   t o   c o n v e r t   t h e m   i nt o   f r e que n c y   s pe c t r a .     By   c a l c ul a t i ng   t h e   f r e que n c y   r e s po n s e   f un c t i o (F R F ),   w h i c i s   t h e   r a t i o   o f   t h e   o ut pu t   (a c c e l e r a t i o n s pe c t r um   t o   t h e   i n pu t   (f o r c e s pe c t r um ,   t h e   s y s t e m   de t e rm i n e s   t h e   na t u ra l   f r e que n c i e s   o f   t h e   s t ruc t u r e .     T h e   pe a ks   i t h e   F RF   c ur v e   r e p r e s e nt   t h e   na t u ra l   f r e que n c y   of   S U S   304  b e a m   l a m i n a t e w i t s pe c i m e n s   s ub s t r a t e .   I n   t h i s   s t udy ,   t h e   a na l y s i s   fo c u s e o n   t h e   f i r s t   na t u ra l   f r e que n c y ,   w h i c c o r r e s po n ds   t o   l o w e s t   r e s o n a nt   m o de   of   t h e   s t r uc t u r e   a n d   p r o v i de s   t h e   m o s t   m e a ni n gf ul   i ndi c a t i o n   o f   i t s   s t i f f n e s s   [2 2 ].   E a c h   t w s a m pl e   w i t di f f e r e n t   c u ri n g   c o n di t i o n s   w a s   t e s t e t hr e e   t i m e s   t o   c h e c r e pe a t a b i l i t y   a n d   t h e   a v e r a ge   v a l ue   w a s   us e a s   t h e   f i na l   f r e que n c y .   T h e   r e pe a t e d   m e a s u r e m e nt   s h o w e c o n s i s t e n t   v a r i a t i o w i t h i ±0. 5   H z ,   i n di c a t i n g   s t a b l e   a n d   r e l i a b l e   da t a   a c r o s s   a l l   c u r i ng  c o n d i t i o ns .   A t   f i r s t ,   t h e   e xpe r i m e nt a l   r e a di ng   o f   n a t u ra l   f r e que n c y   of   s t a i nl e s s - s t e e l   b e a m   w i t h o ut   s pe c i m e n s   s ub s t r a t e   w a s   o b s e r v e pr o pe r l y   a n d   c o m pa r e w i t h   t h e o r e t i c a l   c a l c ul a t i o n .   I n   v i b ra t i o a na l y s i s   t o   e n s u r e   t h e   e xpe r i m e nt a l   r e a di ng  p r e c i s e ,   c o m pa r i n g   e xpe r i m e n t a l   r e a di n w i t h   t h e o r e t i c a l   i s   e s s e n t i a l   t o   l e a ds   m o r e   a c c ur a t e   p r e di c t i o n s   a nd  b e t t e u nde r s t a n d i n g   o f   t h e   s y s t e m s   d y n a m i c   b e h a v i o [2 2 ] .   T h e   t h e o r e t i c a l   n a t u ra l   f r e que n c y ,   f n   ge t   by   us i n g   (3) :     N a t u ra l   f r e que n c y ,   = 2 1 2   4     (3)     w h e r e ,   E   =   Y o u n g s   m o dul us   o f   t h e   b e a m   m a t e r i a l   (P a ) ,   =   A r e a   m o m e n t   o f   i n e rt i a   o f   t h e   b e a m   c r o s s - s e c t i o n   (m m ) ,   ρ   =   D e n s i t y   o f   t h e   b e a m   m a t e r i a l   (k g/ m ³ ) ,   A   =   C r o s s - s e c t i o n a l   a r e a   o f   t h e   b e a m   (m ² ) ,   L   =   L e n g t o t h e   b e a m   ( m )   a nd  β 1   =   m o de   o f   s h a pe   (de pe n d   o b o un d a r y   c o n di t i o n ) ,   β 1   =   4 . 694   (c a nt i l e v e r ).   T h e   na t u r a l   f r e que n c y   r e a di n gs   o f   t h e   s a m pl e s   s ub s t r a t e   w i t d i f f e r e n t   c o n s t ra i nt s   w e r e   t h e f i na l i z e d   by   t a k i n g   di f fe r e nt i a l   p r e c i s e   m e a s u r e m e nt s   b e t w e e n   o f   t h e   na t u r a l   f re que n c y   o f   t h e   S U S   304   b e a m   w i t t h e   s a m pl e   s ub s t r a t e   a n d   t h e   n a t u ra l   f r e que n c y   r e a di ngs   o f   t h e   b e a m   w i t h o ut   t h e   s a m p l e   s ub s t ra t e .       3.   R ES U LTS   A N D   DISCUSSIO N   3. 1 .     R e s i s tan c e   an d   r e s i s t i v i ty  o G N P / A h i gh l y   th e r m al   at  r o o m   te m p e r atu r e   T h e   t w o - po i n t   p r o b e   e xpe r i m e n t   w a s   c o n duc t e t o   m e a s u r e   t h e   e l e c t r i c a l   r e s i s t a n c e   o f   t h e   t e s t   s a m pl e s   a t   r o o m   t e m pe r a t u r e .   F o r   e a c c o n duc t i v e   i n k   s a m pl e ,   r e s i s t a n c e   m e a s u r e m e nt s   w e r e   t a ke a t   f i v e   s pe c i f i c   po i nt s   us i ng  t h e   m e t h o d,   y i e l di n g   a   t o t a l   o f   f i f t e e d a t a   po i nt s   pe s a m pl e .   T a b l e   4   p r e s e n t s   t h e   m e a s u r e a v e r a ge   r e s i s t a n c e ,   r e s i s t i v i t y ,   a n d   s t a nda rd  de v i a t i o v a l ue s .   E a c d a t a   po i n t   r e p r e s e n t s   t h e   m e a n   of   t hr e e   r e a d i n gs   a c r o s s   t w o   s a m pl e s .   T h e   s t a n d a r d   de v i a t i o f o r   m o s t   c o n di t i o n s   r e m a i n e b e l o w   5%,   i n di c a t i n g   l o w   m e a s ur e m e n t   v a ri a t i o n.   S a m p l e   S 9,   c u r e a t   26 0   ° C   f o r   h o ur s ,   de m o n s t r a t e t h e   b e s t   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y ,   w i t t h e   l o w e s t   r e s i s t a n c e   a n d   r e s i s t i v i t y   v a l ue s   o f   a pp r o xi m a t e l y   0. 1400   Ω   a nd  8. 400 × 10⁻   Ω ·m   r e s pe c t i v e l y .   T h i s   s i g n i f i c a n t   i m p r o v e m e nt   c a b e   a t t r i b ut e t o   e nh a n c e d   h e a t   t r a n s f e r   duri n g   t h e   c u ri n g   p r o c e s s .   F u n d a m e n t a l l y ,   e ff i c i e n t   t h e rm a l   c o n duc t i o e na b l e s   u n i f o r m   t e m pe r a t u r e   di s t r i b ut i o n   t h r o ug h o ut   t h e   i n l a y e r ,   w h i c h   a c c e l e r a t e s   t he   s i n t e r i ng  p r o c e s s ,   w h e r e   a t o m i c   di f f us i o n   a t   pa r t i c l e   i n t e r f a c e s   fo r m s   s t r o n b o n ds   b e t w e e n   G N P s   a nd  A na n o pa r t i c l e s .   A c c o r di n t o   h e a t   t ra n s f e r   pri n c i pl e s ,   hi g h e r   t e m pe r a t u r e   a n d   l o nge e xpo s ur e   i n c r e a s e   t h e rm a l   e n e r gy   i n put ,   p r o m o t i n g   p a r t i c l e   n e c gr o w t a n d   d i s pe r s i o n .   T hi s   r e duc e s   m i c r o s t ruc t u r a l   v o i ds   a n d   i m p r o v e s   i n t e r - p a r t i c l e   c o nn e c t i v i t y ,   t h e r e by   l o w e r i n e l e c t r i c a l   r e s i s t a n c e   a nd  e nha n c i n g   c o n duc t i v i t y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 845 - 85 8   852   T a b l e   4 .   T h e   r e s ul t   o f   r e s i s t a n c e   a n d   r e s i s t i v i t y   fo r   s a m pl e   t e s t   S a m p l e   A v e ra g e   Re s i s t a n c e ,   R   )   A v e ra g e   Re s i s t i v i t y ,   ρ  . m )   S t a n d a rd   d e v i a t i o n   o f   r e s i s t a n c e   S1   0 . 1 4 2 3   8 . 5 4 0 0 e - 06   2 . 7 3 8 6 e - 03   S2   0 . 1 4 2 0   8 . 5 2 0 0 e - 06   1 . 3 9 4 4 e - 03   S3   0 . 1 4 2 0   8 . 5 2 0 0 e - 06   1 . 3 9 4 4 e - 03   S4   0 . 1 4 2 2   8 . 5 3 3 3 e - 06   1 . 1 1 1 1 e - 03   S5   0 . 1 4 2 0   8 . 5 2 0 0 e - 06   2 . 5 3 8 6 e - 03   S6   0 . 1 4 2 0   8 . 5 2 0 0 e - 06   2 . 5 3 8 6 e - 03   S7   0 . 1 4 1 0   8 . 4 6 0 0 e - 06   1 . 9 0 0 3 e - 03   S8   0 . 1 4 0 6   8 . 4 4 0 0 e - 06   9 . 1 2 8 7 e - 04   S9   0 . 1 4 0 0   8 . 4 0 0 0 e - 06   1 . 1 7 8 5 e - 03       Co n v e r s e l y ,   s a m p l e s   c ur e d   a t   l o w e r   t e m pe r a t u r e s   o s h o r t e du r a t i o n s ,   s uc a s   S 1   a nd  S 2 ,   s h o w e d   hi g h e r   r e s i s t i v i t y   a n d   r e s i s t a n c e   v a l ue s .   T hi s   o ut c o m e   i s   c o n s i s t e nt   w i t i n c o m pl e t e   c u r i ng  r e s ul t i ng  f r o m   i n s uf f i c i e n t   h e a t   t r a n s f e r .   W h e n   t h e rm a l   e n e r gy   i s   l i m i t e d,   t h e   t e m pe r a t u r e   g ra di e nt   w i t hi n   t h e   i nk  l a y e r   b e c o m e s   n o n - u ni f o r m ,   r e duc i n g   e f f e c t i v e   h e a t   c o n d uc t i o n.   P o o r   h e a t   t ra n s f e s l o w s   s o l v e n t   e v a po r a t i o n     a n d   r e - s t r i c t s   po l y m e r   c r o s s l i n ki ng,   l e a v i n g   r e s i du a l   v o i ds   a nd  de f e c t s   t ha t   d i s r upt   c o n duc t i v e   pa t h w a y s .   T h e s e   m i c r o s t r uc t u ra l   i m pe r f e c t i o n s   c a us e   i n c r e a s e d   e l e c t ro n   s c a t t e r i n g   a n d   r e duc e   e l e c t ri c a l   c o n duc t i v i t y .   T h us ,   t h e   f u n da m e n t a l   h e a t   t r a n s f e m e c ha n i s m s   du ri n g   c uri n c r i t i c a l l y   i n f l ue n c e   t h e   f o r m a t i o o c o n t i n uo us   c o n duc t i v e   n e t w o r ks   n e c e s s a r y   fo r   o pt i m a l   e l e c t r i c a l   pe r f o r m a n c e .   A ddi t i o n a l l y ,   v a r i a b i l i t y   i r e s i s t a n c e   m e a s u r e m e nt s   a c r o s s   m ul t i p l e   po i n t s , r e f l e c t e i t h e   s t a nda rd  de v i a t i o n   a n d   i t   i s   a l s o   r e l a t i n t o   h e a t   t ra n s f e r   e f f i c i e n c y .   S a m p l e   S s h o w e t h e   hi g h e s t   s t a n d a r de v i a t i o w h i c i s   2. 7386 × 10⁻ ³ ,   i n d i c a t i n g   i n c o n s i s t e n t   m i c r o s t r uc t u r e   a n d   t h e rm a l   p r o c e s s i n g .   I n   c o nt r a s t ,   s a m pl e   S 8   e xh i b i t e t h e   l o w e s t   s t a n da rd  de v i a t i o n,   9 . 12 87× 1 0⁻ ,   re f l e c t i n g   m o r e   u n i f o r m   h e a t   d i s t r i b ut i o n   a n d   c o n s i s t e n t   pa rt i c l e   s i n t e r i ng   du ri n g   c u r i ng.   F r o m   a   h e a t   t ra n s f e s t a n dpo i n t ,   t hi s   c o n s i s t e n c y   s ugge s t s   t h a t   i m p r o v e t h e rm a l   c o n d uc t i o r e s ul t s   i h o m o ge n e o us   c ur i n g   c o n di t i o n s ,   y i e l di n g   s t a b l e   a n d   r e p r o duc i b l e   e l e c t r i c a l   p r o pe rt i e s .   T h e r e f o r e ,   t h e   f un d a m e nt a l   p r i n c i pl e s   o f   h e a t   t ra n s f e r ,   p a rt i c ul a rl y   t h e rm a l   c o n duc t i o n   a r e   c e nt r a l   t o   c o n t r o l l i n g   t h e   c u r i ng  p r o c e s s   a n d   t h e   r e s ul t i n g   e l e c t ri c a l   p ro pe r t i e s   o f   G N P s / A c o n duc t i v e   i nks .   E f f i c i e n t   h e a t   t r a n s f e e n s u r e s   u ni f o r m   t e m pe r a t u r e   p r o f i l e s   t ha t   f a c i l i t a t e   s o l v e n t   r e m o v a l ,   pa rt i c l e   s i nt e ri n g   a nd  po l y m e r   c r o s s l i n ki ng,   a l l   o f   w h i c h   c o nt r i b ut e   t o   t h e   f o r m a t i o n   o f   a   de n s e   a n hi g h l y   c o n duc t i v e   n e t w o r k.   O pt i m i z i n g   c u r i n g   p a r a m e t e r s   t o   m a xi m i z e   h e a t   t ra n s f e r   t h us   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i a c hi e v i n g   l o w - r e s i s t a n c e ,   m e c h a ni c a l l y   s t a b l e   a n r e l i a b l e   p ri n t e d   e l e c t r o ni c   m a t e ri a l s .           F i gu r e   9 .   R e s i s t a n c e   a n d   r e s i s t i v i t y   f o r   di f f e r e n c e   c ur i ng  t e m pe r a t u r e s   a nd  t i m e s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       T he r m al   e f f e c t s   of   c ur i ng   par am e t e r s   on  t he   na t ur al   f r e que nc y   o f   G NP / A g   i n k     ( Khi r w i z am   Md  H k h i r )   853   F i gu r e   9   i l l us t ra t e s   t h e   t r e nds   i r e s i s t a n c e   a n d   r e s i s t i v i t y   a c r o s s   v a r i o us   c u r i ng   t e m pe r a t u r e s   a n d   dura t i o n s ,   s h o w i n g   a   s t e a dy   de c r e a s e   i b o t pa ra m e t e r s   a s   t e m pe r a t u r e   a n d   t i m e   i n c r e a s e .   T hi s   t r e n d   r e f l e c t s   t h e   f un d a m e n t a l   r o l e   o f   h e a t   t ra n s f e r ,   s pe c i f i c a l l y   t h e r m a l   c on d uc t i o i n   de l i v e r i ng  c o n s i s t e n t   t h e r m a l   e n e r gy   t o   t h e   c o n duc t i v e   i n k .   E f f i c i e n t   h e a t   t ra n s f e r   e n s u r e s   u ni f o r m   t e m pe r a t u r e   di s t r i b ut i o n   t hr o ug h o ut   t h e   m a t e ri a l ,   w h i c a c c e l e ra t e s   t h e   c u r i ng  p r o c e s s   by   pr o v i di n g   t h e   n e c e s s a r y   e n e r gy   fo r   m o l e c ul a a nd  a t o m i c   r e a rra n ge m e n t s .   A s   a   r e s ul t ,   i n c r e a s e d   t h e rm a l   e n e r gy   i m p r o v e s   e l e c t r i c a l   c o n duc t i v i t y   by   e nh a n c i ng   pa rt i c l e   bo n di n g   a n r e duc i ng  de f e c t s   w i t h i t h e   c o m po s i t e .   A c c o r di n g   t o   X i a   e t   al .   [4]   a n d   B a ka r   e t   al .   [8] ,   h i g h e c u r i n g   t e m pe r a t u r e s   m a i n t a i n e d   o v e r   l o n ge dura t i o n s   i m p r o v e   t h e   e l e c t ri c a l   pe r f o r m a n c e   a nd  du ra b i l i t y   of   G N P s / A c o m po s i t e s   [2 3 ].   F r o m   a   h e a t   t r a n s f e r   pe r s pe c t i v e ,   t hi s   o c c ur s   b e c a us e   t h e   e nh a n c e t h e rm a l   g ra di e nt   f a c i l i t a t e s   t h e   r e m o v a l   o f   r e s i du a l   s o l ve n t s   a n d   i m pu ri t i e s   t hr o ug e v a po r a t i o a n d   di f f us i on.   T h e   e ff e c t i v e   t ra n s f e r   o f   h e a t   d ri v e s   t h e s e   pr o c e s s e s ,   w h i c h   r e duc e s   e l e c t r o n   s c a t t e r i n c a us e by   i m puri t i e s   a n m i ni m i z e s   c o n t a c t   r e s i s t a n c e   b e t w e e n   pa r t i c l e s .   T h us ,   t h e   i n t e r p l a y   b e t w e e n   t h e r m a l   e n e r gy   de l i v e r y   a n d   m a s s   t r a n s po r t   m e c h a ni s m s   u nde r p i n s   t h i m p r o v e m e n t   i e l e c t ri c a l   p r o pe r t i e s   o b s e r v e w i t h   e l e v a t e c ur i ng  p a r a m e t e r s .   F urt h e rm o r e ,   i n c r e a s e c uri n t e m pe r a t u r e s   p r o v i de   s u ff i c i e n t   t h e rm a l   e n e r gy   t o   e n a b l e   t h e   c o n duc t i v e   f i l l e r s ,   G N P s   a n d   A g   n a n o pa rt i c l e s   t o   o v e r c o m e   t h e   i n t e rm o l e c ul a f o r c e s   r e s t r i c t i ng   t h e i m o b i l i t y   w i t h i t h e   po l y m e r   m a t ri x .   T hi s   p h e n o m e n o i s   f un d a m e nt a l l y   r e l a t e t o   h e a t - i n duc e pa rt i c l e   di f f us i o n   a nd  r e o r i e n t a t i o n,   w h i c h   a r e   go ve rn e by   t e m pe r a t u r e - de pe n de n t   ki n e t i c s   de s c r i b e by   A r rh e n i us - t y p e   b e h a v i o r .   T h e   e nha n c e h e a t   t ra n s f e r   p r o m o t e s   f i l l e a l i g nm e nt   a n d   de n s i f i c a t i o n,   r e s ul t i ng  i a   m o r e   c o n t i n uo us   a n d   t i g h t l y   pa c ke c o n duc t i v e   n e t w o r k.   T h i s   i m p r o v e c o n n e c t i v i t y   e ffe c t i ve l y   r e duc e s   i n s u l a t i n g   ga ps   a n d   c r e a t e s   m o r e   di r e c t   c o n d uc t i v e   pa t h w a y s ,   t h e r e by   s i gni f i c a n t l y   l o w e r i n g   r e s i s t a n c e   a nd  r e s i s t i v i t y .   M o r e ov e r ,   t h e   e xt e n de d   a p pl i c a t i o n   o f   h e a t   du ri n g   c u r i ng   f a c i l i t a t e s   s t r uc t u ra l   r e a rr a nge m e nt s   a n d   i m p r o v e i n t e r f a c i a l   b o n di n g   w i t hi t h e   c o m po s i t e ,   c o nt r i b ut i ng   t o   e nha n c e t h e rm a l   s t a b i l i t y .   T h e   h e a t   t r a n s f e m e c h a ni s m s   i n v o l v e a l l o w   t h e   c o m po s i t e   t o   a c h i e v e   a   m o r e   s t a b l e   m i c r o s t r uc t u r e   t ha t   c a m a i nt a i n   i t s   c o n duc t i v e   p r o pe rt i e s   u n de m e c ha n i c a l   s t r e s s   a n d   e n v i r o nm e nt a l   c h a n ge s .   T h i s   t h e rm a l   s t a b i l i t y   i s   c r uc i a l   fo r   r e l i a b l e   pe r f o rm a n c e   i f l e xi b l e   e l e c t r o ni c   a p pl i c a t i o n s ,   w h e r e   c o n s i s t e n t   e l e c t ri c a l   b e h a v i o i s   e s s e nt i a l   de s pi t e   b e n di n g   o t e m pe ra t u r e   f l uc t u a t i o n s .     3. 2 .     N atu r al   fr e q u e n c o h i gh l th e r m al   G N P / A g   E M A   r e pr e s e nt s   a   s t r o n m e t h o w h i c h   r e s e a r c h e r s   us e   t o   de t e rm i n e   s t r uc t u r a l   dy n a m i c s   pa r a m e t e r s   t hr o ugh  p h y s i c a l   t e s t i ng.   T h e   S U S   304   b e a m   r e c e i ve s   m e a s u r e m e nt   t hr o ug h   s t ra t e g i c a l l y   pl a c e a c c e l e r o m e t e r s   w h i l e   a n   s o f t - t i i m p a c t   h a m m e r   de l i v e r s   a   k n o w n   e xc i t a t i o f o r c e .   T h e   c o l l e c t e da t a   unde r go e s   FFT   a na l y s i s   i n   t h e   f r e que n c y   do m a i n   t o   ge n e ra t e   F R F s .   T h e   F R F s   s h o w   h ow   t h e   s t r uc t u r e   b e h a v e s   a t   d i f fe r e nt   i n pu t   f r e que n c i e s   w h i c h e l ps   i de n t i f y   e s s e n t i a l   dy n a m i c   p r o pe rt i e s   a s   i l l us t r a t e i n   F i gu r e   10 .   T h e   v e r t i c a l   a xi s   o f   t h e   F R F   g r a p i F i g u r e   10   s h o w s   t h e   o ut put   r e s po n s e   a m pl i t ude   r e l a t i v e   t o   t h e   i n put   f o r c e   t hr o ug h   de c i b e l   (dB m e a s u r e m e n t s .   T h e   F R F s   gra p h   s h o w s   a   s t e e ri s e   a t   f r e que n c i e s   w i t h   t h e   m o s t   p r o m i n e nt   pe a k   o c c urr i ng   a t   384 . 4   H z   w h i c i n d i c a t e s   t h e   n a t u ra l   f r e que n c i e s   o f   t h e   s t r uc t u r e   w h e r e   t h e   b e a m   r e s o n a t e s   m o s t   s t r o ngl y .   T h e   F R F s   pl o t   s h o w s   t hi s   pe a b e c a us e   o f   t h e   f unda m e nt a l   p ri n c i pl e s   of  m e c h a ni c a l   s y s t e m   v i b r a t i o a n d   r e s o n a n c e .   T h e   s t ruc t u r e   a b s o r b s   i n put   e n e r gy   m o s t   e ff i c i e n t l y   w h e n   i t s   na t u ra l   f r e que n c y   m a t c h e s   i t s   s t i f f n e s s   a n d   m a s s   p r o pe rt i e s .   I t hi s   s t udy ,   t h e   e xpe ri m e nt a l   v a l ue   o f   384. H z   f un c t i o n s   a s   a   b a s e l i n e   t o   a s s e s s   t h e   b e a m   f r e que n c y   r e s po n s e   a f t e r   a dd i n a   s ub s t ra t e   p ri n t e d   w i t h   c o n duc t i v e   G N P s / A i n k   t o   i t s   s u r f a c e .           F i g u r e   10 .   P e a k   na t u ra l   f r e que n c y   i F R F   s t a i n l e s s - s t e e l   b e a m   a t   384 . 4   H z       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   41 ,   N o .   3 M a r c h   20 26 845 - 85 8   854   B e fo r e   us i n g   t h e   e xpe r i m e n t a l l y   o b t a i n e d   na t u ra l   f r e que n c y   v a l ue s   a s   a   r e f e r e n c e   f o f ur t h e m e a s u r e m e nt s ,   i t   i s   e s s e n t i a l   t o   v a l i d a t e   t h e m   by   c o m pa r i n w i t t h e o r e t i c a l   c a l c ul a t i o n s .   A s   n o t e by   L u a n d   Y a n g   [2 1 ] ,   s uc h   c o m pa ri s o n s   a r e   c ri t i c a l   t o   e n s u ri n g   t he   a c c ur a c y   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   e xp e r i m e nt a l   d a t a .   T h e   na t u ra l   f r e que n c y   of   a   c a nt i l e v e r   b e a m   i s   f u n da m e n t a l l y   de t e r m i n e b y   i t s   m a t e r i a l   p r o pe r t i e s ,   s uc a s   s t i f f n e s s   a n d   de n s i t y ,   ge o m e t r y   w h i c h   a r e   l e n g t h   a n d   c r o s s - s e c t i o n a l   s ha pe   a nd  b o un d a r y   c o n di t i o n s .   Cl a s s i c a l   b e a m   t h e o r y ,   b a s e o t h e   E u l e r - B e rn o ul l i   m o de l ,   de s c r i b e s   h o w   t h e s e   f a c t o r s   i n f l ue n c e   t h e   b e a m v i b r a t i o n a l   b e h a v i o r,   a s s um i n g   s m a l l   de f o r m a t i o n s   a nd  e l a s t i c   r e s po n s e   [2 4 ] .   T h e o r e t i c a l   p r e di c t i o n s   o f   na t u r a l   f r e que n c y   r e l y   o n   t h e   b e a m s   s t i f f n e s s ,   h o w   r e s i s t a nt   i t   i s   t o   b e   b e n di n g   a n d   i t s   m a s s   d i s t ri b ut i o n.   A   s t i f f e r   b e a m   o o n e   w i t l e s s   m a s s   t y pi c a l l y   e xh i b i t s   a   h i g h e na t u r a l   f r e que n c y ,   w h i l e   a   h e a v i e o r   m o r e   f l e xi b l e   b e a m   v i b r a t e s   a t   l o w e r   f r e que n c i e s .   V a l i d a t i n e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   a ga i n s t   t h e s e   t h e o r e t i c a l   v a l ue s   e n s u r e s   t h a t   t h e   a s s um pt i o n s   m a de   a b o ut   m a t e r i a l   h o m o ge n e i t y ,   ge o m e t r y ,   a n b o un d a r y   c o n s t r a i n t s   a r e   a c c ura t e ,   a nd  t h a t   t h e   e xpe r i m e n t a l   s e t up  i s   f u n c t i o ni n g   c o rr e c t l y .   T h i s   c o m pa ri s o n   n o t   o n l y   e nh a n c e s   t h e   p r e c i s i o n   o f   t h e   dy na m i c   s y s t e m   m o de l   b ut   a l s o   pr o v i de s   c o n f i de n c e   t ha t   t h e   e xpe r i m e nt a l   d a t a   c a s e r v e   a s   a   de pe nda b l e   b a s e l i n e   f o r   f urt h e r   s t ud i e s   i n v o l v i n t h e   S U S   304  be a m   c o a t e w i t h   G N P s / A c o n duc t i v e   i n k .   T a b l e   p r e s e n t s   t h e   n a t u ra l   f r e que n c y   v a l ue s   ob t a i n e e xpe r i m e nt a l l y   a nd  t h e o r e t i c a l l y   fo r   t h e   b a r e   s t a i n l e s s - s t e e l   b e a m .   T h e   e xpe ri m e n t a l   f r e que n c y   w a s   m e a s u r e a t   3 84. 4   H z ,   w hi l e   t h e   t h e o r e t i c a l   v a l ue   w a s   c a l c ul a t e a t   3 81. H z ,   r e s ul t i n i n   a   m i n o e rr o r   o f   3. H z   o r   0. 8 % .   T h i s   c l o s e   a gr e e m e n t   c o n f i rm s   t h e   v a l i d i t y   of   t h e   e xpe r i m e nt a l   s e t up  a n s uppo r t s   t h e   a s s um p t i o n s   i t h e   t h e o r e t i c a l   f r a m e w o r k,   r e i n f o r c i n t h e   c r e di b i l i t y   of   t h e   s ub s e qu e n t   a na l y s i s .       T a b l e   5 .   T h e   r e s ul t   o f   n a t u ra l   f r e que n c y   fo r   s t a i nl e s s - s t e e l   w i t h o ut   s a m pl e s   E x p e ri m e n t a l   n a t u ra l   f r e q u e n c y f n   (H z )   T h e o re t i c a l   n a t u ra l   f r e q u e n c y f n   (H z )   E rro r   p e r c e n t a g e   ( % )   3 8 4 . 4   3 8 1 . 3   0 . 8       T a b l e   p r e s e n t s   t h e   m e a s u r e na t u ra l   f r e que n c i e s   o b t a i ne f r o m   t h e   f i r s t   pe a i n   t h e   F R F s   of  m ul t i p l e   b e a m   s pe c i m e n s .   E a c h   b e a m   w a s   f a b r i c a t e f r o m   S U S   304,   l a m i na t e w i t h   a   c o ppe r   s ub s t ra t e   a n d   pri n t e d   w i t h   c o nduc t i v e   G N P s / A i n k ,   t h e n   c u r e d   u n de v a r y i n c o n d i t i o n s .   T h e   na t u ra l   f r e que n c y   of   t h e   unm o di f i e b e a m   i s   384 . 4   H z   a nd  s h o w n   i n   T a b l e   5 ,   w a s   u s e a s   a   b a s e l i n e   t o   i s o l a t e   t h e   i n f l ue n c e   o f   t h e   a dde s ub s t r a t e   a n d   p ri n t e d   i n k   l a y e r s .   T h i s   a pp r o a c a l l o w s   fo r   a   c l e a r e u nde r s t a n d i n g   o f   h o w   t h e   c o n duc t i v e   i n k   a n d   c u r i ng   c o n di t i o n s   a f fe c t   t h e   o ve r a l l   d y n a m i c   b e h a v i o o f   t h e   b e a m .   T h e   r e c o r de f r e que n c y   s h i f t s   v a ri e f r o m   a s   l i t t l e   a s   1. 00  H z   up  t o   4. 20  H z ,   i l l us t ra t i ng  h o w   e v e n   s l i g h t   m o di f i c a t i o n s   t o   t h e   m a t e r i a l   c o m po s i t i o a n d   s t r uc t u r e   c a s i g ni f i c a n t l y   i n f l ue n c e   t h e   dy n a m i c   r e s po n s e   of   a   b e a m .   N a t u ra l   f r e que n c y   s h i f t s   w e r e   c o n s i s t e n t   a c r o s s   s a m pl e s ,   w i t h   v a r i a t i o n s   b e l o w   ±0. H z .   T h e s e   s hi f t s   a ri s e   b e c a us e   na t u ra l   f r e que n c y   i s   h i g hl y   s e n s i t i v e   t o   c h a n ge s   i n   t h e   b e a m s   m a s s   a n d   s t i f f n e s s   di s t r i b ut i o n ,   w h i c h   i s   t w f un da m e nt a l   p a r a m e t e r s   go ve rn i n g   v i b r a t i o n   b e ha v i o r .   D i f f e r e n t   c u ri n p a r a m e t e r s   l i ke l y   a l t e r e t h e   m i c r o - s t ruc t u r e   a nd  b o n d i n g   w i t h i t h e   i n k   l a y e r ,   l e a di n g   t o   v a r i a t i o n s   i m a t e r i a l   p r o pe r t i e s   a nd  t h us   e i t h e r   i n c r e a s i ng  o r   de c r e a s i n t h e   b e a m s   n a t u ra l   f r e que n c y .   T h i s   pa t t e rn   u n de r s c o r e s   h o w   s u b t l e   c h a n ge s   a t   t h e   m i c r o s c a l e   l e v e l   c a p r o pa ga t e   i nt o   m e a s u ra b l e   m a c r o s c o pi c   e ffe c t s   o n   m e c ha n i c a l   pe r f o r m a n c e .       T a b l e   6 .   T h e   r e s ul t   o f   n a t u ra l   f r e que n c y   fo r   s a m pl e   t e s t   S a m p l e   E x p e ri m e n t a l   n a t u ra l     f r e q u e n c y ,   f n   (H z )   E x p e ri m e n t a l   n a t u ra l     f r e q u e n c y f n   of   s t a i n l e s s - s t e e l   b e a m   (H z )   S a m p l e   n a t u ra l     f r e q u e n c y ,   f n   (H z )   S1   3 8 5 . 4   3 8 4 . 4   1 . 0 0   S2   3 8 5 . 9   3 8 4 . 4   1 . 5 0   S3   3 8 6 . 2   3 8 4 . 4   1 . 8 0   S4   3 8 6 . 1   3 8 4 . 4   1 . 7 0   S5   3 8 7 . 2   3 8 4 . 4   2 . 8 0   S6   3 8 7 . 1   3 8 4 . 4   2 . 7 0   S7   3 8 7 . 8   3 8 4 . 4   3 . 4 0   S8   3 8 8 . 3   3 8 4 . 4   3 . 9 0   S9   3 8 8 . 6   3 8 4 . 4   4 . 2 0       F r o m   a   v i b r a t i o m e c ha ni c s   pe r s pe c t i v e ,   t h e   s h i f t   i na t u ra l   f r e que n c y   i s   e xpl a i n e d   by   t h e   i nt e r p l a y   b e t w e e n   a dde m a s s   a nd  i n c r e a s e s t i f f n e s s   i nt r o duc e by   t h e   l a m i n a t e l a y e r s   o f   s ub s t r a t e   a n d   p r i nt e i n k .   W h i l e   a ddi ng   m a s s   t o   a   s t r uc t u r e   t e n ds   t o   l o w e r   i t s   na t u ra l   f r e que n c y   i n c r e a s e i n e rt i a   r e s i s t i n g   m o t i o n,   a i n c r e a s e   i s t i f f n e s s   t e n ds   t o   r a i s e   t h e   na t u r a l   f r e que n c y   by   m a ki n t h e   s t r uc t u r e   m o r e   r e s i s t a n t   t o   de fo r m a t i o n.   T h e   b a l a n c e   b e t w e e n   t h e s e   c o m pe t i ng  e f fe c t s   de pe n ds   l a r ge l y   o n   t h e   qu a l i t y   of   t h e   c u r i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.