MEMS-enabled multilayer composites, in which microfabrication is used to create micron-scale thickness layers within the volume of meso-scale thickness structures, can be exploited to create materials with highly anisotropic electromagnetic properties. Such materials have utility in both sensing and energy applications, including electrostatic and magnetic energy storage and conversion. A fabrication challenge in realizing these classes of materials lies in the size-scale disparity between the thickness of an individual layer and the desired thickness of the final anisotropic material. We demonstrate a fully additive sequential electrochemical deposition approach for such structures, which enables scalable composite volume while maintaining micron-scale individual layer thicknesses. Alternating metal and polymer layers, which exhibit very different electrical conductivities, are continuously electrodeposited in batch-scale. Individual layer thicknesses are controlled by deposition currents and times, while lateral extents are defined by lithographically defined molds. The fabrication process is illustrated using electrodeposited NiFe alloys and polypyrrole, and the anisotropy of electrical conductivity is assessed for potential use of these structures as magnetic cores for high frequency switching converters. Due to the relatively resistive polypyrrole layers, electrical anisotropy of lateral to vertical conductivity exceeding 106 was achieved. This approach offers a solution-based, microfabrication compatible, and manufacturable route to functional composite materials that exhibit high electrical anisotropies. [2020-0256]

中文翻译：

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基于顺序电沉积的电各向异性多层材料的全增材制造

支持 MEMS 的多层复合材料，其中微加工用于在中等厚度结构的体积内创建微米级厚度层，可用于创建具有高度各向异性电磁特性的材料。这种材料在传感和能源应用中都有实用性，包括静电和磁能存储和转换。实现这些类别材料的制造挑战在于单个层的厚度与最终各向异性材料的所需厚度之间的尺寸尺度差异。我们展示了一种用于此类结构的完全附加的顺序电化学沉积方法，该方法可在保持微米级单层厚度的同时实现可扩展的复合体积。交替的金属和聚合物层，表现出非常不同的电导率，以批量规模连续电沉积。单个层的厚度由沉积电流和时间控制，而横向范围由光刻定义的模具定义。使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 以批量规模连续电沉积。单个层的厚度由沉积电流和时间控制，而横向范围由光刻定义的模具定义。使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 以批量规模连续电沉积。单个层的厚度由沉积电流和时间控制，而横向范围由光刻定义的模具定义。使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 单个层的厚度由沉积电流和时间控制，而横向范围由光刻定义的模具定义。使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 单个层的厚度由沉积电流和时间控制，而横向范围由光刻定义的模具定义。使用电沉积的 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了电导率的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 使用电沉积 NiFe 合金和聚吡咯说明了制造过程，并评估了导电性的各向异性，以评估这些结构作为高频开关转换器磁芯的潜在用途。由于相对电阻的聚吡咯层，实现了超过 106 的横向到纵向电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 实现了超过 106 的横向到垂直电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256] 实现了超过 106 的横向到垂直电导率的电各向异性。这种方法为具有高电各向异性的功能复合材料提供了一种基于解决方案、与微制造兼容且可制造的途径。[2020-0256]