Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

הזרקת דיו מודפסים Polyvinyl אלכוהול Multilayers

Published: May 11, 2017 doi: 10.3791/55093

Summary

מדפסת הזרקת דיו שימש לייצור multivayers polyvinyl אלכוהול. דיו פוליוויניל המבוסס על מים, נוסח, והתכונות הפיזיות העיקריות נחקרו.

Abstract

הדפסה הזרקת דיו היא שיטה מודרנית לעיבוד פולימרים, וגם בעבודה זו, אנו מדגימים כי טכנולוגיה זו מסוגלת לייצר מבנים polyvinyl אלכוהול (PVOH) multilayer. פתרון מימי פוליוויניל מימי התגבש. נחקרו המאפיינים הפנימיים של הדיו, כגון מתח פני השטח, צמיגות, pH ויציבות זמן. דיו מבוסס PVOH היה פתרון ניטרלי (pH 6.7) עם מתח פני השטח של 39.3 mN / m וצמיגות של 7.5 cP. הדיו המוצג pseudoplastic (שאינו ניוטוני גזירה) התנהגות בשיעורי גזירה נמוכה, הכוללת, זה הוכיח יציבות זמן טוב. את הרטיבות של הדיו על מצעים שונים נחקרה, זכוכית זוהתה כמצע המתאים ביותר במקרה זה בפרט. מדפסת קניינית 3D הזרקת היה מועסק לייצור מבנים multilayer פולימר. מורפולוגיה, פרופיל פני השטח, ואת אחידות עובי של מודפסים דיו מודפס דיו נבדקו באמצעות מיקרוסקופיה אופטית.

Introduction

אלכוהול פוליוויניל הוא semicrystalline, מלאכותי, לא רעיל, מסיס במים, מסיס במרבית ממיסים אורגניים, מתכלה, biocompatible ברקמות האדם ויש לו מעולה מאפייני המכשול גז 1 . יתר על כן, בשל תכונות שימושיות רבות שלה, PVOH נעשה שימוש נרחב במספר רב של יישומים. כיום, PVOH משמש: ייצור של מוצרי ניקוי דטרגנט, תעשיית אריזות מזון, טיפול במים, טקסטיל, חקלאות, ובנייה (כתוספים) 1 . עם זאת, PVOH לאחרונה משך כמות מוגברת של תשומת לב לשימוש התרופות 2 ( כלומר, משלוח תרופות) וביישומים רפואיים 3 , 4 ( למשל, הפצע חבישה, עדשות מגע רך, טיפות עיניים, שתלים רכים החלפת סחוס). סרטים PVOH מיוצרים באמצעות טופס להמיס או פתרון. עיבוד להמיס הוא תאימותIble רק עם PVOH עם רמות hydrolysis נמוך או PVOH מפלסטיק בכבדות. לכן, בעת שימוש במסלול זה, כמה תכונות ניתן להקריב 1 . מצד שני, שכבת PVOH ניתן להפקיד באמצעות טופס פתרון על ידי ירידה הליהוק 5 , ציפוי ספין 6 , או electrospinning 7 . עם זאת, שיטות אלה יש מספר מגבלות במונחים של בזבוז של חומר לא רצוי. לדוגמה, במקרה של ציפוי ספין, כבר דיווחו 8 כי 95% של החומר מבוזבז. בנוסף, שיטות אלה הם די נוקשה בטווח של עיצוב / תכונות (ללא יכולת דפוס) ויש להם עלויות עיבוד גבוהות. על מנת להתגבר על המגבלה של עיבוד פתרון קונבנציונאלי, אנחנו כאן לחקור את הפוטנציאל של טכנולוגיית ההדפסה דיו כדי לספק פלטפורמה חדשנית לייצר אלכוהול פוליוויניל (PVOH) רב שכבתיים מבנים שיש להם השפעה חזקה על החומר ואת היישום- פרספקטיבה.

ההתפתחויות האחרונות במגזר היצרני התמקדו בתהליכים זולים, פשוטים, ידידותיים לסביבה וחוסכים באנרגיה. Inkjet הדפסה (IJP) הוא תהליך ייצור מודרני שמתאים בצורה מושלמת במסגרת זו. היתרונות העיקריים של טכנולוגיית IJP הם היעילות של שימוש בחומרים, הדיגיטלי (ללא מסכה) ותבניות דפוסים, יכולת שטח גדול, תאימות עם מצעים קשיחים / גמישים, ואת העלות הנמוכה.

IJP היא שיטת בתצהיר המשתמשת בחומרים פולימריים המפוזרים ממס. עד כה, פונקציונלית פולימר 9 , קרמיקה -10 , מוליך ננו -11 , 2-12 , ביולוגית, ו pharmaceutically מבוססי 13 חומרים הופקדו בהצלחה. לאחרונה, דווח כי IJP היה מעורב בתצהיר של רכיבים כחלק ממכשירים אלקטרוניים,כגון טרנזיסטורים 14 , חיישנים 15 , תאים סולאריים 16 , והתקני זיכרון 17 , כמו גם באריזה אלקטרונית 18 .

דיו, מחסנית, המצע הם מרכיבים חשובים באותה מידה, כי הם מועסקים בתהליך ההדפסה. ראשית, המאפיינים הפיזיים של הדיו, כגון מתח פני השטח ואת המאפיינים rheological ( כלומר צמיגות גזירה), יש השפעה משמעותית על התנהגות printability. כמו כן, pH משחק תפקיד חשוב על הפתרון ( למשל, ייבוש, קצף, צמיגות) ועל החיים של מחסנית ההדפסה IJP. שנית, עבור המחסנית (piezoelectric), גל מתח המתח למעשה מגדיר את היווצרות טיפה וגם את הכיווניות ואת האחידות של סילון נוזלי. לבסוף, זה הכרחי כי הדיו / אינטראקציה המצע הוא הבין היטב, כמו את ההחלטה ואת הדיוקשל האובייקט המודפס תלויים מאוד בממשק זה. אידוי ממיסים, שינויי פאזה מנוזל מוצק, ותגובות כימיות הם התהליכים העיקריים המתרחשים בין טיפת הנוזל לבין המצע. כל ההיבטים המעורבים ב- IJP, ממאפייני הדיו ועד למנגנוני התשתית / המצע, מודגשים בכתבי העת של Hutchings 19 ודרבי 20 .

במחקר זה, אנו חוקרים את היכולות של IJP לייצור multylayers polyvinyl אלכוהול. ראשית, נחקק דיו המבוסס על מים מסוג PVOH, ונבדקו התכונות הפיזיות העיקריות, כגון התנהגות ריאולוגית, מתח פני השטח ו- pH. בעבודה זו, מדפסת הזרקת דיו piezoelectric היה מועסק, ופרמטרים waveform המתאים זוהה אז. PVOH multilayers הודפסו, ואת איכות פני השטח / עובי פרופילים הוערכו על ידי מיקרוסקופיה אופטית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. דיו דיונון

  1. הכן את הפתרון עבור IJP על ידי המסת אלכוהול polyvinyl (8% wt. PVOH במים) במים מטוהרים מחומם ל 60 מעלות צלזיוס.
  2. הוסף 10 גרם של גליקול מונו פרופילן (MPG) (10% wt. מונו פרופילן גליקול במים), כמו humectant, לפתרון.
    הערה: התפקיד של humectant היא למנוע חסימות בראש ההדפסה.
  3. מערבבים את הפתרון במשך מספר שעות כדי להבטיח הומוגניות ולאחר מכן לסנן אותו דרך מסנן 5 מיקרומטר כדי להסיר כל חלקיקים שעשויים לחסום את חרירי.
  4. ראייה להעריך את הדיו עבור הומוגניות, במיוחד עבור כל שכיחות של שקיעה. אם משקעים הוא ציין, אז או מערבבים / אולטרה sonicate הפתרון במשך זמן רב (ימים) או לגבש פתרון חדש מבוסס מים עם PVOH עם משקל מולקולרי נמוך.
    הערה: אחסנו את כל הנוזלים בחביות אטומות בטמפרטורת החדר.

2. אפיון דיו

  1. בצע את כל תו הדיובדיקות איזיון בטמפרטורת החדר בסביבת חדר נקי.
  2. מדוד את צמיגות של הפתרון באמצעות viscometer.
    הערה: בדיקה זו נדרשת על מנת לוודא שהדיו המתואם תואם לחומרה IJP. תהליך ההדפסה דיו דורש פתרון צמיגות נמוכה של 4-20 cp. למדוד את צמיגות הדיו כפונקציה של קצב הגזירה באמצעות viscometer סיבובית.
  3. בדוק את מתח הפנים של הדיו בטמפרטורת החדר באמצעות שיטת טיפה תליון. השתמש בכלי מדידה מתאים כגון טנסיומטר. השתמש בפרוטוקול של היצרן.
    הערה: פתרון טיפוסי להדפסה הזרקת דיו יש מתח פני השטח של 30-40 mN / m.
  4. בדוק את ה- pH באמצעות מד pH. השתמש בפרוטוקול של היצרן.
    הערה: ה- pH הוא פרמטר חיוני בדיו על בסיס מים, שכן הוא מספק מידע חיוני הן על המאפיינים והן על היציבות של הפתרונות המתגבשים. תמיסה נייטרלי של pH של 7 ערבויות יציבה pRocess וחיים טובים עבור ראש ההדפסה.
  5. להעריך את wettability של הדיו על מצעים שונים על ידי מדידת זווית המגע באמצעות ניסוי ירידה נינוחה. השתמש טנסיומטר למדוד את האנרגיה פני השטח של מצעים אפשריים ( למשל, זכוכית, פלסטיק, נייר). למדוד את האנרגיה על פני השטח באמצעות פרוטוקול המסופק על ידי יצרן טנסיומטרים.
    הערה: לאינטראקציה בין הירידה לבין המצע יש השפעה רבה על איכות ההדפסה. כדי להבטיח את הידבקות טובה של הדיו על המצע, אנרגיית פני השטח של המצע צריך לעלות על מתח פני השטח של הדיו על ידי 10-15 mN / m.

3. הדפסה הזרקת דיו

הערה: כל התדפיסים להדפסה בדיו בוצעו בטמפרטורת החדר. PVOH multilayers הופקדו באמצעות מכונת דיו היברידית פיזואלקטריים מכונת הדפוס. ראש הדפסה עם חרירי 512 (256 x 2 שורות), קוטר נחיר 30 מיקרומטר, וכן 42-pL ירידה בגודל היה להשתמשד בעבודה זו.

  1. לפני ההדפסה, לנקות ביסודיות את מצעי הזכוכית עם אצטון / מתנול / איזופרונול ומים די. יבש את מצעים עם אקדח N 2 .
  2. טען את המצע על המיטה להדפיס לאבטח אותו בחוזקה.
  3. הכן את המחסנית על ידי שטיפת הדיו דרך ראש ההדפסה. הסר את כל האוויר או פתרון ניקוי מן המאגר ואת החרירים.
  4. הכנס את המחסנית למדפסת. חבר את ראש ההדפסה למנהל ההדפסה של מערכות הזרקת דיו (GIS) באמצעות לוח האישיות הראשי.
  5. טען את הפתרון לתוך מזרק 150 מ"ל ממוקם מעל מחסנית חותם את המזרק עם מכסה אטום.
  6. לניקוי הדיו באמצעות הזרבובית על ידי לחיצה על כפתור הטיהור.
    הערה: למרחק המצע של הנחיר יש השפעה חזקה על מסלול הסילון ולכן על איכות התבנית המודפסת. לכן, כוונן את מרחק המצע-זרבובית באמצעות תוכנת המדפסת כדי להקטין את התפשטות הסילון.
  7. מַעֲרֶכֶתאת הפרמטרים waveform ופרמטרים הדפסה באמצעות תוכנת ההדפסה GIS ואת טבלה 2 .
    הערה: ממשק התוכנה של GIS מאפשר שליטה הן במשרעת הציור והן בשחרור וברוחב.
  8. טען את קובץ התמונה הרצוי להדפסה באמצעות תוכנת מנהל ההדפסה של GIS.
  9. התחל את התהליך הדיגיטלי והדפס את תבנית התמונה על גבי המצע.

4. ניתוח דפוס מודפס

  1. לחקור את האיכות של דפוסים מודפסים באמצעות מיקרוסקופ אופטי. בדוק את נוכחותם של פגמים בתוך תכונות מודפסות להעריך את השיפור באיכות כאשר נדפסו יותר שכבות.
  2. להעריך את טופולוגיית פני השטח ואת הפרופיל עובי של multilayers מודפס דיו באמצעות משטח ללא מגע 3D Profilometer (מבוסס על אינטרפרומטריה אור לבן) באמצעות מיקרוסקופ אופטי 3D.
    הערה: פרטים נוספים על מדידות והמכשירים ששימשו לגיבוש / הדפסה ולאפיוןדפוסים מודפסים מוצגים בהפניה 21 .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המאפיינים הפיזיים של דיו מבוססי מים של PVOH, כגון מתח פני השטח, צמיגות / התנהגות ראולוגית, pH, הרטבה ויציבות זמן, נחקרו. צמיגות הדיו ששימשה בעבודה זו הייתה 7.5 cP, ומתח פני השטח היה 39.3 mN / m. בנוסף, הדיו המנוסח היה נייטרלי (pH 7), והתוצאות הסוכמו בטבלה 1 .

דְיוֹ מתח פני השטח (mN / m) צמיגות (cP) 1 דקות / 25 סל"ד PH
PVOH_ink ממוצע val. = 39.5; SE = 0.2 ממוצע val. 7.6 3,000 SE = 0.17 6.75 ± 0.05 *

בחינה ויזואלית של הפתרון נעשתה על מנת לבדוק את ההומוגניות ולזהות כל שקיעה או הצטברות של הדיו. כפי שניתן לראות בתרשים 1 , הפתרון מנוסח ללא חלקיקים גדולים יש מראה חלבי.

איור 1
איור 1: דיו PVOH מבוסס מים. תמונה זו מראה כי לאחר ניסוח, הפתרון הוא ללא ספק ללא חלקיקים גדולים גלויים.

יתר על כן, יש להדגיש כי המאפיינים rheological של הפתרון לשחק תפקיד מכריע על התנהגות printability; הם מנותחים מסיבה זו. ההתנהגות rheological נבדק על ידי מדידת צמיגות כפונקציה של שיעור גזירה. כפי שמוצג באיור 2 , צמיגות ירד עם שיעור הגזירה גדל, מראה הלא ניוטוני גזירה דילול התנהגות על פני טווח של שיעורי גזירה מ 1 עד 100 s -1 .

איור 2
איור 2: צמיגות כפונקציה של שיעור הגזירה. הדיו ניסח מציג פסאודו פלסטיק / לא ניוטוני גזירה התנהגות דילול בשיעורי גזירה נמוכה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

חשוב להדגיש כי יציבות הדיו חיונית לשמירה על איכות ההדפסה; כך, יציבות הדיו בתנאי הסביבה נבדקה. הסטביבדיקת lity בוצעה על ידי מדידת הצמיגות ו- pH של דיו PVOH כפונקציה של זמן באמצעות מדידות יומיות רצופות במשך 30 יום. איור 3 מציג את ההיסטוגרמות של הנתונים שנאספו, הכוללים הן את ערכי הממוצע והן את סטיית התקן.

איור 3
איור 3: היסטוגרמה של צמיגות (משמאל) ו- pH (מימין) של דיו מבוסס מים PVOH. על מנת להבטיח תהליך אמין וניתן לשחזור, נבדקה יציבות הדיו והתוצאות מוצגות בתמונה זו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

יתר על כן, במהלך IJP, תהליך jetting ( כלומר, משיכת הדיו לתוך החדר להוציא את הדיו החוצה לאדרך חרירי) נשלטת במלואה על ידי עיוות פיזי של הממברנה piezoelectric לאחר היישום של פוטנציאל חשמלי. חשוב מאוד לחזור ולהזכיר כי אמינות הג'טינג והעקביות מוגדרים לחלוטין הן על ידי מאפייני הדיו והן על הגדרות צורת הגל האופטימלית. הפרמטרים של צורת הגל האופטימלית, כגון דופק מתח המשיכה (V D ) ודופק השחרור (V R ), זוהו בטבלה 2 .

דְיוֹ צייר הדופק שחרר את הדופק
מתח (V) הזמן (μs) מתח (V) זמן (μs)
PVOH_ink 15 5 7.5 10

טבלה 2: הדפסה (waveform) פרמטרים מיושמים על ראש ההדפסה piezoelectric בניסוי. אמפליטודות ורוחבים של הפולסים לצייר ולשחרר הם קריטיים להופעות jetting. יש לזהות את הערכים המתאימים כדי להבטיח שכבה מודפסת באיכות גבוהה.

כנקודת מוצא, אמפליטודות / רוחב של פולסים מתח נבחרו בהתאם, עם המאפיינים של נוזל כולל מתח פני השטח וצמיגות. לאחר מכן הודפס דפוס, ואיכות השכבות המודפסות הוערכה. יתר על כן, הגדרות waveform היו מותאמים עד האיכות הטובה ביותר הושגה.

בנוסף, אינטראקציות המצע של המצע ממלאות תפקיד משמעותי באיכות ההדפסה. זה ידוע היטב כי הידבקות טובה של פנימהK אל המצע מתרחש אם האנרגיה פני השטח של המצע עולה על מתח פני השטח 22 של הדיו על ידי 10-15 mN / m. ראשית, נבדקו אנרגיות פני השטח של מספר מצעים אפשריים ( כלומר, זכוכית, פלסטיק, נייר אלקטרוני ונייר צילום) והתוצאות כלולות בטבלה 3 . על מנת לזהות את ההתאמה הטובה ביותר של המצע לדיו, הושוו אנרגיית פני השטח של המצעים הנבדקים ומתח פני השטח של הדיו המנוסח, ושקופית הזכוכית נבחרה לעבודה נוספת.

התשתית אנרגיית פני השטח (mN / m)
מגלשת זכוכית 65
פלסטי 51.5
נייר אלקטרוני 50.8 נייר צילום 47.5

טבלה 3: אנרגיות פני שטח ללא ארבע מצעים אפשריים. כדי להבטיח את ההדבקה המצוינת של הדיו על המצע, נקבעו אנרגיות פני השטח של ארבעה מצעים אפשריים. לכן, עבור הידבקות נאותה של הדיו על המצע, מתח פני השטח של הדיו חייב לעקוב אחר 10 נקודות כלל ( כלומר, מתח פני השטח צריך להיות נמוך יותר על ידי לפחות 10 mN / m מאשר אנרגיה פני השטח של משטח המצע ).

התנהגות הרטבה של דיו PVOH נחקרה אז. כפי שמודגם באיור 4 (תמונה מוטבעת), הדיו של PVOH מדגים רמה טובה של רטיבות בזווית המגע הראשונה של 54.5 ± 0.1 ° (הדיוק של מדידת זווית המגע מצוטט כ- ± 0.1 °). ההאבולוציה של זווית המגע עם הזמן מוצג באיור 4 ; ניתן לראות כי ירידה קלה בזווית המגע מתרחשת הראשון 25 s, לאחר מכן הוא קבוע למדי.

איור 4
איור 4: זווית המגע לעומת הזמן עבור מצע דיו / זכוכית PVOH. הבלעה: תמונה של טיפת הדיו על מצע הזכוכית.

מיקרוסקופים אופטיים של IJP של PVOH עם 10 ו 75 שכבות מאוירים באיור 5 . מספר פגמים שנוצרו על ידי טבעת ידועה מאוד / קפה כתם אפקט 23 , 24 נחשפים במקרה כאשר דפוס נעשה על ידי 10 עובר הדפסה ( איור 5 א ). עם זאת, מעניין לראות כי איכות השתפרה הרבה לאחר הדפסת 75 שכבות. ברור כי היווצרות הטבעת היה מדוכא ביעילות כאשר 75 שכבות הודפסו ( איור 5 ב ). השיפור שנצפה באיכות הדפוס המודפס עשוי לנבוע משינוי בקצב אידוי המוליך / נוזל ובשינוי באינטראקציה בין הממשק בין מספר רב של שכבות חופפות. בנוסף, חימום המצע במהלך בתצהיר ושימוש נדיף co-solvent הם שתי גישות אפשריות להתגבר על פגמים אלה.

איור 5
איור 5: מיקרוסקופים אופטיים של הדפסת הזרקת דיו PVOH עם (א) 10 ו - (ב) 75 שכבות של הדפסה עובר. איכות השכבות המודפסות הוערכה באמצעות מיקרוסקופיה אופטית. תמונה זו משווה את האיכות של 10 ו 75 שכבות מודפסות. התמונה מגלה כי איכות השתפרה הרבה כאשר 75 שכבות הודפסו."Target =" _ blank "> לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

הלוגו של "וורוויק" הודפס ב -100 דפי הדפסה, ופרופיל השטח ואחידות העובי נחקרו. כפי שניתן לראות בתרשים 6 , החלק הראשון של התבנית מכוסה חלקית. עם זאת, באזורים שנצפו היטב לא ניתן לקשר את אפקט "ירידה ראשונה" 25 בתהליך ההדפסה. כצפוי, השפעה זו משקפת גם את אחידות עובי ( כלומר, עובי אינו אחיד על פני השטח הסרוק כולו).

איור 6
איור 6: הלוגו של "וורוויק" מודפס עם משטח דיו על בסיס מים (PVOH) משמאל (שמאל) ועובי עובי (ימין). תמונה זו מראה כיהאות הראשונה של התבנית מכוסה היטב; הדבר בא לידי ביטוי גם באחידות העובי. עם זאת, שאר דפוס מודפס נראה די טוב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בעבודה זו, אנחנו בהצלחה הוכיח את היכולת של טכנולוגיית ההדפסה הזרקת להפקיד multilayers פולימר. ההתנהגות הריאולוגית נחקרה, והתוצאות הניסוייות מדגימות כי הדיו המנוסח מציג התנהגות מדלדלת של פסאודופלסטיקה. כמו כן, דיו PVOH הוא פתרון ניטרלי (pH 7) ומראה יציבות טובה לאורך זמן. יש לציין, זה הוכח בהצלחה כי טכנולוגיית IJP מסוגל לייצר מבנים רב שכבתית polyvinyl אלכוהול, אבל שיפורים נוספים בסיקור ההדפסה ואת האיכות הכוללת נדרשים.

יתר על כן, כדי לשפר את הדיוק של דפוסים מודפסים, יש צורך להבין טוב יותר את האינטראקציה בין הדיו לבין המצע, כמו גם בין השכבות הסמוכות, יחד עם שליטה יעילה יותר על התנהגות jetting.

ירידה על פי דרישה (DOD) IJP היא שיטה מודרנית המשמש להפקיד חומרים, וזה לאחרונה מכסהפיתחה את תשומת הלב של קהילת המחקר. הטכנולוגיה DOD IJP יש את היכולת להפקיד מגוון רחב של חומרים, החל פולימרים מתכות ואפילו תרופות. עם זאת, ישנם מספר אתגרים, כגון הפקדת שכבות מודפסות ללא פגם; השגת דפוס ברזולוציה גבוהה 26 ; ו לייצר דק (פחות מ 1 מיקרומטר), מבנים multilayered. יש לציין, שהרזולוציה המודפסת מוגדרת על ידי נפח של טיפות נפלט, וכיום, נפח מרבי יכול להיות מפוזר הוא כ 1 pL. עם זאת, צפויה התפתחות נוספת בעתיד הקרוב. יתר על כן, הן הדיו ואת ראש ההדפסה אחראים באותה מידה בתהליך ההדפסה DOD. לדוגמה, עבור הדיו, הפרמטרים העיקריים, כגון מתח פני השטח, צמיגות ו- pH, צריכים להיות תואמים לחומרה IJP. כדי לשלוט על קצב אידוי ובכך לשפר את האחידות של השכבות המודפסות (s), ניתן להשתמש בחומר הממס. מצד שני, עבור ראש ההדפסה, עיצוב waveform, משך, ואת משרעת של פולסים להחיל הם הפרמטרים העיקריים בתהליך ההדפסה.

אסטרטגיה חדשה בתחום האלקטרוניקה היא לזהות דרכים להפוך מכשירים אלקטרוניים ידידותיים לסביבה. בהקשר זה, טכנולוגיית 3D IJP היא ללא ספק אחת הטכנולוגיות המבטיחות ביותר להפחתת הקרינה המזיקה ואת הדור החום שנגרם על ידי ייצור וגם כדי להשיג הפחתת עלויות. IJP מסוגל לחולל מהפכה של המערכת כולה של ייצור מכשירים אלקטרוניים, כולל בחירת חומר, עיצוב ייצור, תצורת המכשיר וארכיטקטורה. טכנולוגיית IJP 3D היא חלופה אמינה המסלול הייצור המסורתי, והכי חשוב, זה צעד יוזם כדי למזער את ההשפעות השליליות על הסביבה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

המחברים היו רוצים להודות Innovate בריטניה למימון מחקר זה תחת DIRECT (33417-239227) ו PCAP (27508-196153) פרויקטים. המחברים גם רוצים להודות PVOH פולימרים בע"מ, על אספקת חומרים והדרכה מקצועית במהלך עבודה זו, יוניליוור, AkzoNobel, וקרלו טכני פלסטיקה, על תמיכתם.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Polyvinyl alcohol  PVOH Polymers Ltd, UK Poval 4-88
Mono-propylene glycol  Sigma Aldrich, UK W29004
DV2T viscometer  Brookfield, UK
Attension Theta Optical Tensiometer  Biolin Scientific, Sweden
HANNA pH meter  HANNA Instruments, UK
industrial Inkjet XYPrint100Z Industrial Inkjet Ltd, UK
ContourGT-K 3D optical microscope  Bruker Corp, USA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Goodship, V., Jacobs, D. Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications. Rapta Review Reports. 16, (2008).
  2. Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications. Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).
  3. Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D. A review of polyvinyl alcohol and its uses in cartilage and orthopedic applications. J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 100 (5), 1451-1457 (2012).
  4. Gaaz, T. S., et al. Properties and Applications of Polyvinyl Alcohol, Halloysite Nanotubes and Their Nanocomposites. Molecules. 20, 22833-22847 (2015).
  5. Birck, C., Degoutin, S., Tabary, N., Miri, V., Bacquet, M. New crosslinked cast films based on poly(vinyl alcohol): Preparation and physico-chemical properties. eXPRESS Poly Lett. 8 (12), 941-952 (2014).
  6. Kitsara, M., et al. Spin coating of hydrophilic polymeric films for enhanced centrifugal flow control by serial siphoning. Microfluid Nanofluid. 16, 691 (2014).
  7. Supaphol, P., Chuangchote, S. On the electrospinning of poly(vinyl alcohol) nanofiber mats: A revisit. J. Appl. Polym. Sci. 108 (2), 969-978 (2008).
  8. Micro Magazine. , Available from: http://micromagazine.fabtech.org/archive/05/04/pham.html (2016).
  9. Hoath, S. D., et al. Links between Ink rheology, drop-on-demand jet formation, and printability. J Imaging Sci Technol. 53 (4), 1-8 (2009).
  10. Pan, Z., et al. Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing. Ceram Int. 41, 12515-12528 (2015).
  11. Kamyshny, A., Magdassi, S. Conductive nanomaterials for printed electronics. Small. 10 (17), 3515-3535 (2014).
  12. Li, J., Lemme, M. C., Östling, M. Inkjet Printing of 2D Layered Materials. ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).
  13. Choi, H. W., Zhou, T., Singh, M., Jabbour, G. E. Recent developments and directions in printed nanomaterials. Nanoscale. 7, 3338-3355 (2015).
  14. Basirico, L., Cosseddu, P., Fraboni, B., Bonfiglio, A. Inkjet printing of transparent, flexible, organic transistors. Thin Solid Films. 520 (4), 1291-1294 (2011).
  15. Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. Inkjet printed (bio)chemical sensing devices. Anal.Bioanal.Chem. 405 (17), 5785-5805 (2013).
  16. Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. Digital printing of titanium dioxide for dye sensitized solar cells. J. Vis. Exp. , (2016).
  17. Nelo, M., et al. Inkjet-printed memristor: Printing process development. Jpn. J. Appl. Phys. 52, 1-6 (2013).
  18. Jacot-Descombes, L., Gullo, R. M., Mastrangeli, M., Cadarso, V. J., Brugger, J. Inkjet-printed SU-8 Hemispherical Microcapsules and Silicon chip Embedding. IET Micro & Nano Letters. 8 (10), 633-636 (2013).
  19. Martin, G. D., Hoath, S. D., Hutchings, I. M. Inkjet printing - the physics of manipulating liquid jets and drops. J Phys Conf Series. 105, 012001 (2008).
  20. Derby, B. Inkjet printing of functional and structural materials: Fluid properties requirements, feature stability and resolution. Annu. Rev. Mater. Res. 40, 395-414 (2010).
  21. Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers for additive manufacturing applications. J. Appl. Polym. Sci. 133, 43572 (2016).
  22. Pillar Tech. , Available from: http://www.pillartech.com/Surface-Treatment/Technical-Info/Useful-Information/Surface-Tension-Phenomenon (2016).
  23. Deegan, R. D., et al. Capillary flow as the cause of the ring stains from dried liquid drops. Nature. 389, 827-829 (1997).
  24. Yunker, P. J., Still, T., Lohr, M. A., Yodh, A. G. Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions. Nature. 476, 308-311 (2011).
  25. Famili, A., Palkar, S. A., Baldy, W. J. First drop dissimilarity in drop-on-demand inkjet devices. Phys Fluids. 23, 1-6 (2011).
  26. Park, J., et al. Prediction of drop-on-demand (DOD) pattern size in pulse voltage-applied electrohydrodynamic (EHD) jet printing of Ag colloid ink. Appl. Phys. A. 117, 2225 (2014).

Tags

הנדסה גליון 123 דיו דיגיטליות אלכוהול פוליוויניל צמיגות מתח פני השטח ייצור שכבת תוספים
הזרקת דיו מודפסים Polyvinyl אלכוהול Multilayers
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P.,More

Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers. J. Vis. Exp. (123), e55093, doi:10.3791/55093 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter