Modelowanie w wysokiej rozdzielczości przy użyciu dwóch trybów strumienia elektrohydrodynamicznego: kropli na żądanie i elektroprzędzenia w bliskim polu

Thanh Huy Phung; Soobin Oh; Kye-Si Kwon

doi:10.3791/57846

Method Article

Modelowanie w wysokiej rozdzielczości przy użyciu dwóch trybów strumienia elektrohydrodynamicznego: kropli na żądanie i elektroprzędzenia w bliskim polu

DOI:

10.3791/57846

⸱

July 10th, 2018

Thanh Huy Phung¹ , Soobin Oh² , Kye-Si Kwon²

¹Department of Electronic Materials and Devices Engineering, Soonchunhyang University, ²Department of Mechanical Engineering, Soonchunhyang University

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy protokół do tworzenia wzorów przewodzących o wysokiej rozdzielczości za pomocą elektrohydrodynamicznego (EHD) druku strumieniowego. Protokół obejmuje dwa tryby druku strumieniowego EHD: ciągłe elektroprzędzenie w bliskim polu (NFES) i drukowanie EHD metodą kropli na żądanie (DOD) oparte na kropkach.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektrohydrodynamiczny (EHD) druk strumieniowy przyciągnął uwagę w różnych dziedzinach, ponieważ może być używany jako narzędzie do bezpośredniego tworzenia wzorów o wysokiej rozdzielczości i niskich kosztach. Druk EHD wykorzystuje dostawcę płynów do utrzymania wytłaczanego menisku poprzez wypychanie atramentu z końcówki dyszy. Pole elektryczne jest następnie wykorzystywane do ściągania menisku w dół do podłoża w celu wytworzenia wzorów o wysokiej rozdzielczości. Do precyzyjnego tworzenia wzorów wykorzystano dwa tryby drukowania EHD: ciągłe elektroprzędzenie w bliskim polu (NFES) i drukowanie EHD metodą kropli na żądanie (DOD) w oparciu o kropki. W zależności od trybów drukowania wymagania dotyczące sprzętu drukującego i lepkości atramentu będą się różnić. Mimo że w jednej drukarce EHD można zaimplementować dwa różne tryby, metody realizacji znacznie różnią się pod względem tuszu, układu płynów i napięcia sterującego. W związku z tym, bez właściwego zrozumienia wymagań i ograniczeń dotyczących natryskiwania, trudno jest uzyskać pożądane rezultaty. Celem tego artykułu jest przedstawienie wytycznych, dzięki którym niedoświadczeni badacze mogą ograniczyć wysiłki związane z próbami i błędami przy użyciu odrzutowca EHD do konkretnych celów badawczo-rozwojowych. Aby zademonstrować implementację precyzyjnego wzorcowania, używamy atramentu nanocząsteczkowego Ag do przewodzącego wzorcowania w protokole. Ponadto przedstawiamy również uogólnione wytyczne dotyczące drukowania, które można wykorzystać do innych rodzajów atramentów do różnych zastosowań związanych z precyzyjnym wzornictwem.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Druk strumieniowy EHD jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach, takich jak elektronika drukowana, biotechnologia i zaawansowane zastosowania materiałowe, ponieważ jest zdolny do bezpośredniego tworzenia wzorów w wysokiej rozdzielczości i przy niskich kosztach¹. Szerokość drukowanej linii lub rozmiar drukowanego punktu można zmniejszyć do 1 μm, co jest znacznie mniejsze niż w przypadku konwencjonalnego druku atramentowego na bazie piezoskopu¹.

W druku EHD, niewielka porcja tuszu (lub menisku) jest wypychana z końcówki dyszy i utrzymywana poprzez kontrolowanie natężenia przepływu

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dla celów zdrowotnych i bezpieczeństwa, przed użyciem jakiegokolwiek tuszu i roztworu czyszczącego, zapoznaj się z kartą charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS).

1. Elektrohydrodynamiczny druk strumieniowy na żądanie z użyciem atramentu z nanocząsteczek srebra

Napełnij przefiltrowany atrament z nanocząsteczkami srebra (AgNP) w zbiorniku atramentu systemu drukowania EHD.
Uwaga: Dostępny na rynku atrament AgNP może być używany do celów atramentowych. Atrament powinien mieć lepkość około 10 cP i napięcie powierzchniowe 20 ~ 40 mN/m, aby uzyskać natryskiwanie kroplowe na żądanie.
Wykonaj dyszę do drukowania D....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Druk punktowy na żądanie:
Drukowanie DOD opiera się na jednym natryskiwaniu kropli na jeden spust natryskiwania. Do wytwarzania natryskiwania DOD należy użyć atramentu o niskiej lepkości i lepkości około 10 cP. Zapotrzebowanie na atrament do drukowania EHD DOD jest podobne do konwencjonalnego atramentowego druku DOD, podobnie jak metoda drukowania EHD do konwencjonalnej drukarki atramentowej DOD. W przypadku konwencjonalnego druku atramentowego technika druku rastrowe.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tym protokole skupiamy się na drukowaniu drobnych wzorów przy użyciu atramentu AgNP w dwóch trybach: druk DOD EHD i NFES. Jednak zastosowanie druku strumieniowego EHD nie ogranicza się do przewodzącego atramentu przy użyciu AgNP. W tym miejscu omówimy ogólne wytyczne dotyczące doboru atramentu, konfiguracji systemu i innych parametrów drukowania potrzebnych do wykorzystania druku strumieniowego EHD do różnych zastosowań związanych z drobnym wzorem.

Pierwszym i najważniejszym krokiem do druku.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Te badania były wspierane przez Program Badań Podstawowych przez Narodową Fundację Badawczą Korei (NRF) z Korei, finansowane przez Ministerstwo Edukacji (2016R1D1A1B01006801) i częściowo wspierane przez Fundusz Badawczy Uniwersytetu Soonchunhyang.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
Zintegrowany system drukowania EHD	Psolution Ltd., Korea Południowa	PS300
Harima Ag Tusz nanocząsteczkowy	Harima Inc., Japonia	Harima NPS-JL	Ag Zawartość ciał stałych: ~ 53 % wag., Lepkość: ~10 cP, Napięcie powierzchniowe: ~30 mN/m
Kapilara	szklana Narishige Scientific Instrument Lab	G-1	Średnica wewnętrzna: 1 mm; Służy do wykonywania dyszy do drukowania strumieniowego DOD EHD za pomocą ściągacza termicznego
Dysza ściągacza termicznego	Sutter Instrument, USA	Sutter P-1000
(subtelne szkło)	Paul-Marienfeld & Co.KG, Niemcy	10 006 12	Wymiary (dł. x szer. x gr.): 76 mm x 26 mm x 1 mm
Mieszadło magnetyczne	Barnstead Thermolyne Corp., Stany Zjednoczone	Mieszadło
Vortex	Jeiotech, Korea Południowa	Lab Companion VM-96T
Ag nanopasta	NPK, Korea Południowa	ES-R001	Ag zawartość ciał stałych: ~85,5% wag., Lepkość: ~11000 cP
Tlenek polietylenu (PEO)	Sigma-Aldrich, USA	372773-500G	Mw = 400000
Etanol	Sigma-Aldrich, USA	459836-500ML

Szkiełka mikroskopowe Cimarec SP131635

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Onses, M. S., Sutanto, E., Ferreira, P. M., Alleyne, A. G., Rogers, J. A. Mechanisms, Capabilities, and Applications of High-Resolution Electrohydrodynamic Jet Printing. Small. 11 (34), 4237-4266 (2015).
Jaworek, A., Krupa, A. Classification of the modes of EHD spraying. Journal of Aerosol Science. 30 (93), 873-893 (19....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Modelowanie w wysokiej rozdzielczości przy użyciu dwóch trybów strumienia elektrohydrodynamicznego: kropli na żądanie i elektroprzędzenia w bliskim polu

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles