С высоким разрешением, структурирования использованием два режима струи Электрогидродинамическое: падение спроса и Electrospinning ближнего поля

Электрогидродинамическая струйная печать — это бесконтактный, прямой метод нанесения рисунка, который можно использовать в различных областях, таких как печатная электроника, передовые материалы, биотехнологии и так далее. Метод электрогидродинамической струйной печати использует сильное электрическое поле для притягивания заряженных чернил к подложке. Для этого используется жидкостная система для подачи чернил в сопло, а для создания электрического поля используется высоковольтный источник питания.

Основное преимущество этой техники заключается в том, что с ее помощью можно печатать очень мелкие точки или узоры, по сравнению с обычным методом струйной печати. В зависимости от электрической и жидкостной конфигураций могут быть реализованы три различных режима: печать по требованию, электроспиннинг и электрораспыление. Для тонкого структурирования мы сосредоточимся на DOD и электропсиннинге ближнего поля.

DOD использует как постоянное напряжение, так и импульсное напряжение для струи, в то время как электроспиннинг в ближней зоне использует только постоянное напряжение для струи. Люди знали, что этот метод будет трудно достичь правильной струи, потому что он требует больше специфических вещей и различных методов печатания, таких как напряжение, сопло, скорость печати и расстояние стояния. Отважный студент Mr.Oh продемонстрирует как электроспиннинг по требованию, так и электроспиннинг в ближнем поле с использованием чернил на основе наночастиц серебра, чтобы помочь людям понять печатные процессоры.

Для печати по требованию сначала заполните резервуар чернил электрогидродинамического струйного принтера отфильтрованными чернилами на основе наночастиц серебра. Затем подготовьте насадку из стеклянной пипетки, как описано в сопроводительном текстовом протоколе. Соберите держатель сопла, подсоединив сопло к резервуару с чернилами с помощью тефлоновой трубки.

Затем включите регулятор давления воздуха и подайте давление воздуха от 15 до 20 килопаскаль на резервуар с чернилами. Контролируйте поток чернил через стеклянное сопло и трубку, чтобы убедиться, что воздух не задерживается при подаче чернил. Продолжайте подавать давление воздуха на резервуар до тех пор, пока на кончике сопла не появятся чернила.

Не снижайте давление до того, как чернила появятся на кончике сопла, так как это может привести к скоплению пузырьков воздуха на кончике. Как только чернила появятся на кончике сопла, уменьшите давление примерно до 12 килпаскаль. Это сохранит выдавленный мениск без капель чернил с кончика сопла.

Затем закрепите собранную головку сопла в системе печати. Используя камеру бокового обзора для визуализации зазора между кончиком сопла и подложкой, переместите ось Z предметного столика, чтобы отрегулировать зазор примерно до 100 микрометров. Меньший зазор приводит к более высокому электрическому полю, что может облегчить печать с меньшим и импульсным напряжениями для струйной печати.

Однако меньший зазор также может привести к большим падениям, если напряжение не отрегулировано должным образом. На этом этапе следите за количеством чернил на сопле, начиная подавать постоянное и импульсное напряжение. Постепенно увеличивайте напряжение постоянного тока с шагом менее 100 вольт за один раз.

Как только чернила начнут капать из сопла, немного уменьшите напряжение постоянного тока, пока чернила не перестанут капать из сопла. Далее устанавливаем отрицательное импульсное напряжение с временем нарастания, равным нулю, равным 100 микросекундам, времени задержки, равным 300 микросекундам, и времени спада, равным нулю микросекунд. Затем подайте отрицательное импульсное напряжение на держатель подложки.

Теперь отрегулируйте величину импульсного напряжения так, чтобы она производила одну каплю на один импульс. Затем отрегулируйте фон постоянного тока и импульсное напряжение, чтобы получить целевой размер капли на подложке, наблюдая за струйными точками на подложке на изображении с камеры бокового обзора. Сначала загрузите растровое изображение на вкладку «Печать» программы для печати и преобразуйте его в двоичное изображение.

Затем задайте параметры для печати двоичного изображения. Например, установите расстояние между двумя каплями, или интервал между каплями, равным десяти микрометрам. После настройки начните печать с использованием выбранного растрового изображения в целевом месте подложки.

Чтобы подготовиться к векторной печати, загрузите информацию САПР о шаблоне в программное обеспечение для печати. Затем задайте параметры для печати, такие как скорость печати и расстояние между точками. Теперь, когда параметры установлены, начните печать.

Чтобы выполнить электроспиннинг в ближней зоне, сначала приготовьте специально разработанные чернила для нанопасты серебра. Для этого смешайте три части этанола и одну часть деионизированной воды, чтобы получить 12 миллилитров растворителя. Затем смешайте 0,3 грамма полиэтиленоксида и 9,7 грамма приготовленного растворителя, чтобы получился полимерный раствор 3% по весу.

С помощью магнитной мешалки тщательно перемешайте раствор в течение более шести часов, помешивая при комнатной температуре. Приготовив растворитель, смешайте пять частей чернил нанопасты серебра с одной частью приготовленного полимерного раствора. Соедините их с помощью вихревого миксера, перемешивая в течение десяти минут, чтобы как следует взвесить чернила.

Далее залейте подготовленные чернила в шприц, и подсоедините шприц к насадке через тефлоновую соединительную трубку. Подайте чернила в сопло, надавливая на шприц вручную. Когда чернила достигнут сопла, установите шприц в насос для шприца, подключенный к системе печати.

Используйте шприцевой насос для создания потока чернил с начальной скоростью потока 50 микролитров в минуту. Когда чернила вытекут из кончика сопла, уменьшите скорость потока до одного микролитра в минуту. Затем подайте источник постоянного напряжения на разъем сопла, в то время как напряжение заземления подключено к держателю подложки.

Постепенно увеличивайте напряжение постоянного тока до 1,5 киловольт. Напряжение постоянного тока может быть увеличено до двух киловольт. Однако следует избегать напряжения постоянного тока выше двух киловольт, так как это может повредить чернила.

После настройки запустите печать в режиме ожидания со скоростью печати 300 миллиметров в секунду в течение не менее 10 минут, чтобы получить стабильный поток. Это необходимо, потому что вязкие чернила могут быть сжаты в длинной трубке. Отрегулируйте параметры печати, такие как напряжение постоянного тока и скорость потока во время простой печати, чтобы получить желаемые результаты печати.

Наконец, напечатайте выбранный шаблон на подложке, используя теперь определенные параметры печати. При точечной печати по требованию и растровой печати используется одна ось для печати точек в основном направлении, а затем перемещения к следующей полосе в поднаправлении. Размер капли на этом растровом изображении составляет около четырех микрон.

В отличие от этого, точечная печать по требованию в векторном режиме выполняет одновременные движения в направлениях X и Y и используется для печати линий. Полученное изображение имеет ширину линий в четыре микрона. При электроспиннинге ближнего поля используются высоковязкие чернила для непрерывной печати узоров.

В результате этот метод подходит для печати прямых линий с использованием высокой скорости печати, и чувствителен к изменениям скорости печати. Отбрасываемые медленные области должны быть включены в проект, чтобы обеспечить постоянный размер линии в нужной области. В некоторых случаях низкая скорость струйной печати может быть использована для создания волнового рисунка при использовании низкой скорости печати менее 100 миллиметров в секунду.

Узоры могут стать волнистыми, как показано здесь. Этот тип волнистого рисунка может быть полезен в приложениях с растягивающейся электроникой. После своего развития этот метод проложил путь исследователям к созданию тонких узоров для их конкретных применений.

Обратите внимание, что этот метод печати не ограничивается только чернилами на основе наночастиц серебра, но также может использоваться в других приложениях с различными чернилами. Выполняя эту процедуру, важно помнить о необходимости использования соответствующих чернил для печати. Обратитесь к общим рекомендациям по выбору чернил, приведенным в тексте этой статьи.

Обязательно отрегулируйте параметры печати в соответствии с выбранными вами чернилами и их применением. Не забывайте, что работа с химическими веществами, высоким напряжением и высоким давлением может быть опасной, поэтому при выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности.