Hoge resolutie elementen met behulp van twee modi van Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand en in de buurt van-veld Electrospinning

Electrohydrodynamische jetprinting is een contactloze, directe patroonmethode die in verschillende gebieden kan worden gebruikt, zoals bedrukte elektronica, geavanceerde materialen, biotechnologie, enzovoort. De elektrohydrodynamische jetprinting-methode gebruikt een hoog elektrisch veld om geladen inkt naar het substraat te trekken. Voor dit doel wordt een vloeistofsysteem gebruikt om inkt naar de spuitmond te duwen en een hoogspanningsvoeding wordt gebruikt om het elektrische veld te produceren.

Het grote voordeel van deze techniek is dat het kan worden gebruikt om zeer kleine stippen of patronen af te drukken, in vergelijking met conventionele inkjetprintmethoden. Op basis van de elektrische en vloeistofconfiguraties kunnen drie verschillende modi van druppel-op-aanvraagprinten, elektrospinnen en elektrospray worden geïmplementeerd. Voor fijn patroonwerk zullen we ons concentreren op DOD en near-field elektrospinnen.

DOD gebruikt zowel DC-spanning als pulsspanning voor spuiten, terwijl near-field elektrospinnen alleen DC-spanning gebruikt voor spuiten. Individuen wisten dat deze methode het moeilijk zou hebben om goede spuiten te bereiken omdat het meer specifieke dingen en verschillende printpenmethoden vereist, zoals spanning, de spuitmond, printsnelheid en standafstand. De moedige student Mr. Oh zal zowel druppel-op-aanvraag als near-field elektrospinnen demonstreren met zilveren nanodeeltjesinkt, om individuen te helpen de printprocessors te begrijpen.

Voor druppel-op-aanvraagprinten, vult u eerst het inktreservoir van de elektrohydrodynamische jetprinter met gefilterde zilveren nanodeeltjesinkt. Bereid vervolgens de spuitmond van een glazen pipette voor, zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol. Monteer de spuitmondhouder door de spuitmond via Teflon-buisjes met het inktreservoir te verbinden.

Schakel vervolgens de luchtdrukregelaar in en breng een luchtdruk van 15 tot 20 kilopascal aan op het inktreservoir. Houd de inktstroom door de glazen spuitmond en buisjes in de gaten om ervoor te zorgen dat er geen lucht vastzit bij het toevoeren van de inkt. Blijf luchtdruk op het reservoir toepassen totdat inkt verschijnt aan de punt van de spuitmond.

Verlaag de druk niet voordat de inkt aan de punt van de spuitmond verschijnt, omdat dat luchtbellemval op de punt kan veroorzaken. Zodra inkt aan de punt van de spuitmond verschijnt, verlaagt u de druk tot ongeveer 12 kilopascal. Dit zal de uitgedrukte meniscus behouden zonder dat er inkt druppelt vanuit de punt van de spuitmond.

Bevestig vervolgens de gemonteerde spuitmond in het printsysteem. Gebruik een zijcamera om de opening tussen de punt van de spuitmond en het substraat te visualiseren, beweeg de Z-as van het stadium om de opening aan te passen tot ongeveer 100 micrometer. Een kleinere opening leidt tot een hoger elektrisch veld, wat het afdrukken kan vergemakkelijken met lagere en pulsspanningen voor spuiten.

Een lagere opening kan echter ook leiden tot grotere druppels als de spanning niet correct is aangepast. Controleer de inkt bij de spuitmond terwijl u begint DC- en pulsspanningen toe te passen. Verhoog geleidelijk de DC-spanning met incrementen van minder dan 100 volt per keer.

Zodra de inkt begint te druppelen uit de spuitmond, verlaagt u de DC-spanning enigszins totdat de inkt stopt met druppelen uit de spuitmond. Stel vervolgens een negatieve pulsspanning in met een stijgtijd gelijk aan nul tot 100 microseconden, een verblijftijd gelijk aan 300 microseconden en een daaltijd gelijk aan nul microseconden. Pas vervolgens de negatieve pulsspanning toe op de substraathouder.

Stel nu de grootte van de pulsspanning in om één druppel per enkele puls te produceren. Pas vervolgens de DC-achtergrond en de pulsspanningen aan om de doeldropletgrootte op het substraat te verkrijgen, terwijl u de gespoten stippen op het substraat in het zijcamerabeeld observeert. Laad eerst een bitmap-afbeelding in het printtabblad van de printsoftware en converteer deze naar een binaire afbeelding.

Stel vervolgens de parameters voor het afdrukken van de binaire afbeelding in. Stel bijvoorbeeld de afstand tussen twee druppels, of druppelinterval, in op tien micrometer. Eenmaal ingesteld, begint u met afdrukken met de geselecteerde bitmap op de doellocatie van het substraat.

Laad voor vectorprinten de CAD-informatie van het patroon in de printsoftware. Stel vervolgens de parameters voor de afdruk in, zoals de printsnelheid en de druppelafstand. Begin nu met afdrukken met de ingestelde parameters.

Voer near-field elektrospinnen uit door eerst de speciaal geformuleerde zilveren nanopaste-inkt voor te bereiden. Meng hiervoor drie delen ethanol en één deel gedeïoniseerd water om 12 milliliter oplosmiddel te maken. Meng vervolgens 0,3 gram polyethyleenoxide en 9,7 gram van het bereide oplosmiddel om een 3%gewichtspolymere oplossing te maken.

Meng de oplossing grondig met een magnetische roerder gedurende meer dan zes uur door bij kamertemperatuur te roeren. Meng vervolgens vijf delen zilveren nanopaste-inkt met één deel van de bereide polymeeroplossing. Combineer de twee met een vortexmixer en meng gedurende tien minuten om de inkt goed te suspenderen.

Vul vervolgens de bereide inkt in een spuit en verbind de spuit met een spuitmond via de Teflon-verbindingsbuis. Lever de inkt naar de spuitmond door de spuit handmatig te duwen. Wanneer de inkt de spuitmond bereikt, installeert u de spuit in de spuitpomp die is bevestigd aan het printsysteem.

Gebruik de spuitpomp om een inktstroom te genereren met een initiële stroomsnelheid van 50 microliter per minuut. Wanneer de inkt uit de punt van de spuitmond stroomt, verlaagt u de stroomsnelheid tot één microliter per minuut. Breng vervolgens de DC-spanningbron aan op de spuitmondconnector terwijl de aardspanning is verbonden met de substraathouder.

Verhoog de DC-spanning geleidelijk tot 1,5 kilovolt. De DC-spanning kan worden verhoogd tot twee kilovolt. Een DC-spanning hoger dan twee kilovolt moet echter worden vermeden, omdat dit de inkt kan beschadigen.

Eenmaal ingesteld, start u de inactieve print met een printsnelheid van 300 millimeter