Yüksek çözünürlüklü Electrohydrodynamic Jet iki modu kullandıktan biçimlenme: damla talep ve yakın alan Electrospinning

Elektrohidrodinamik jet baskı, basılı elektronik, ileri malzemeler, biyoteknoloji vb. gibi çeşitli alanlarda kullanılabilen temassız, doğrudan bir desenleme yöntemidir. Elektrohidrodinamik jet baskı yöntemi, yüklü mürekkebi alt tabakaya çekmek için yüksek bir elektrik alanı kullanır. Bu amaçla, mürekkebi nozüle itmek için akışkan bir sistem kullanılır ve elektrik alanını üretmek için yüksek voltajlı bir güç kaynağı kullanılır.

Bu tekniğin temel avantajı, geleneksel mürekkep püskürtmeli baskı yöntemine kıyasla çok küçük noktalar veya desenler basmak için kullanılabilmesidir. Elektriksel ve akışkan konfigürasyonlarına bağlı olarak, üç farklı talep üzerine damla baskı, elektrospinning ve elektrosprey modu uygulanabilir. İnce modelleme için, DOD ve yakın alan elektropsinasyonuna odaklanacağız.

DOD, püskürtme için hem DC voltajını hem de darbe voltajını kullanırken, yakın alan elektroeğirme, püskürtme için yalnızca DC voltajı kullanır. Bireyler, bu yöntemin uygun püskürtme elde etmekte zorlanacağını biliyorlardı çünkü daha çok belirli şeyler ve voltaj, nozul, baskı hızı ve ayakta durma mesafesi gibi farklı baskı kalemi yöntemleri gerektiriyordu. Cesur öğrenci Mr.Oh, bireylerin baskı işlemcilerini anlamalarına yardımcı olmak için gümüş nanoparçacık mürekkebi kullanarak hem talep üzerine bırakma hem de yakın alan elektrospinning özelliğini gösterecek.

Talep üzerine baskı için, önce elektrohidrodinamik jet yazıcının mürekkep haznesini filtrelenmiş gümüş nanopartikül mürekkeple doldurun. Ardından, memeyi ekteki metin protokolünde açıklandığı gibi bir cam pipetten hazırlayın. Nozulu Teflon boru ile mürekkep haznesine bağlayarak nozul tutucuyu monte edin.

Ardından, hava basıncı kontrol cihazını açın ve mürekkep haznesine 15 ila 20 kilopaskal arasında bir hava basıncı uygulayın. Mürekkebi beslerken hava sıkışmadığından emin olmak için mürekkebin cam nozul ve borudan akışını izleyin. Nozulun ucunda mürekkep görünene kadar hazneye hava basıncı uygulamaya devam edin.

Püskürtme ucu ucunda mürekkep görünmeden önce basıncı azaltmayın çünkü bu, uçta hava kabarcığı sıkışmasına neden olabilir. Nozulun ucunda mürekkep göründüğünde, basıncı yaklaşık 12 kilopaskal'a düşürün. Bu, nozulun ucundan herhangi bir mürekkep damlamadan ekstrüde menisküsü koruyacaktır.

Ardından, monte edilmiş nozul kafasını baskı sistemine sabitleyin. Nozul ucu ile alt tabaka arasındaki boşluğu görselleştirmek için bir yan görüş kamerası kullanarak, boşluğu yaklaşık 100 mikrometreye ayarlamak için sahnenin Z eksenini hareket ettirin. Daha küçük bir boşluk, daha yüksek bir elektrik alanına yol açar, bu da püskürtme için daha düşük ve darbe voltajları ile yazdırmayı kolaylaştırabilir.

Bununla birlikte, voltaj düzgün ayarlanmazsa daha düşük bir boşluk da daha büyük düşüşlere neden olabilir. Bu noktada, DC ve darbe voltajlarını uygulamaya başlarken püskürtme ucundaki mürekkebi izleyin. DC voltajını bir seferde 100 volttan daha az artışlarla kademeli olarak artırın.

Mürekkep nozuldan damlamaya başladığında, mürekkebin nozuldan damlaması durana kadar DC voltajını biraz azaltın. Ardından, yükselme süresi sıfıra 100 mikrosaniyeye, bekleme süresi 300 mikrosaniyeye ve düşme süresi sıfır mikrosaniyeye eşit olan negatif bir darbe voltajı ayarlayın. Ardından, alt tabaka tutucusuna negatif darbe voltajını uygulayın.

Şimdi, tek darbe başına bir damlacık üretmek için darbe voltajının büyüklüğünü ayarlayın. Ardından, yan görüş kamerası görüntüsünde alt tabaka üzerindeki püskürtülen noktaları gözlemlerken, alt tabaka üzerindeki hedef damlacık boyutunu elde etmek için DC arka planını ve darbe voltajlarını ayarlayın. İlk olarak, yazdırma yazılımının yazdırma sekmesine bir bitmap görüntüsü yükleyin ve bunu ikili bir görüntüye dönüştürün.

Ardından, ikili görüntü yazdırma parametrelerini ayarlayın. Örneğin, iki damla arasındaki mesafeyi veya damla aralığını on mikrometre olarak ayarlayın. Ayarlandıktan sonra, alt tabakanın hedef konumunda seçilen bitmap'i kullanarak yazdırmaya başlayın.

Vektör baskısına hazırlanmak için desenin CAD bilgilerini baskı yazılımına yükleyin. Ardından, yazdırma hızı ve nokta aralığı gibi yazdırma parametrelerini ayarlayın. Parametreler şimdi ayarlandıktan sonra yazdırmaya başlayın.

Yakın alan elektrospinning yapmak için önce özel olarak formüle edilmiş gümüş nanomacun mürekkebini hazırlayın. Bunu başarmak için, 12 mililitre çözücü yapmak için üç kısım etanol ve bir kısım deiyonize su karıştırın. Daha sonra, ağırlıkça% 3'lük bir polimer çözeltisi yapmak için 0.3 gram polietilen oksit ve 9.7 gram hazırlanan çözücüyü karıştırın.

Manyetik bir karıştırıcı kullanarak, çözeltiyi oda sıcaklığında karıştırarak altı saatten fazla iyice karıştırın. Çözücü şimdi hazırlandıktan sonra, beş kısım gümüş nanomacun mürekkebini hazırlanan polimer çözeltisinin bir kısmı ile karıştırın. Mürekkebi düzgün bir şekilde askıya almak için on dakika karıştırarak bir girdap karıştırıcı kullanarak ikisini birleştirin.

Daha sonra, hazırlanan mürekkebi bir şırıngaya doldurun ve şırıngayı Teflon bağlantı borusu aracılığıyla bir nozüle bağlayın. Şırıngayı manuel olarak iterek mürekkebi nozüle besleyin. Mürekkep nozüle ulaştığında, şırıngayı baskı sistemine bağlı şırınga pompasına takın.

Dakikada 50 mikrolitrelik bir başlangıç akış hızına sahip bir mürekkep akışı oluşturmak için şırınga pompasını çalıştırın. Mürekkep nozülün ucundan dışarı aktığında, akış hızını dakikada bir mikrolitreye düşürün. Ardından, toprak voltajı alt tabaka tutucusuna bağlıyken DC voltaj kaynağını nozul konektörüne uygulayın.

DC voltajını kademeli olarak 1,5 kilovolta yükseltin. DC voltajı iki kilovolta kadar yükseltilebilir. Ancak, mürekkebe zarar verebileceği için iki kilovolttan daha yüksek bir DC voltajından kaçınılmalıdır.

Kurulduktan sonra, kararlı durum akışı elde etmek için en az 10 dakika boyunca saniyede 300 milimetre baskı hızıyla boşta yazdırmayı başlatın. Bu gereklidir, çünkü viskoz mürekkep uzun boruda sıkıştırılabilir. İstenen yazdırma sonuçlarını elde etmek için boşta yazdırma sırasında DC voltajı ve akış hızı gibi yazdırma parametrelerini ayarlayın.

Son olarak, şimdi tanımlanmış yazdırma parametrelerini kullanarak seçtiğiniz deseni alt tabakaya yazdırın. Nokta tabanlı isteğe bağlı açılır yazdırma ve raster yazdırma, noktaları ana yönde yazdırmak ve ardından alt yönde bir sonraki şeride geçmek için tek bir eksen kullanır. Bu raster görüntünün düşme boyutu yaklaşık dört mikrondur.

Buna karşılık, vektör modunda nokta tabanlı isteğe bağlı bırakma yazdırma, X ve Y yönlerinde eşzamanlı hareketler gerçekleştirir ve çizgileri yazdırmak için kullanılır. Ortaya çıkan görüntünün çizgi genişlikleri dört mikrondur. Yakın alan elektro eğirme, desenleri sürekli olarak yazdırmak için yüksek viskoziteli mürekkep kullanır.

Sonuç olarak, bu yöntem yüksek yazdırma hızı kullanarak düz çizgiler yazdırmak için uygundur ve yazdırma hızındaki değişikliklere karşı hassastır. İstenen bölgede tutarlı bir çizgi boyutu sağlamak için atılabilir yavaş bölgeler tasarıma dahil edilmelidir. Bazı durumlarda, saniyede 100 milimetreden daha düşük bir baskı hızı kullanarak bir dalga deseni oluşturmak için düşük bir püskürtme hızı kullanılabilir.

Desenler burada gösterildiği gibi dalgalı hale gelebilir. Bu tür dalgalı desen, gerilebilir elektronik uygulamalarında faydalı olabilir. Geliştirildikten sonra bu teknik, araştırmacıların kendi özel uygulamaları için ince desenler üretmelerinin yolunu açtı.

Lütfen bu baskı yönteminin sadece gümüş nanopartikül mürekkebi ile sınırlı olmadığını, aynı zamanda çeşitli mürekkeplerle diğer uygulamalarda da kullanılabileceğini unutmayın. Bu yordamı denerken, yazdırma için uygun mürekkebi kullanmayı unutmamak önemlidir. Bu makalenin metninde verilen mürekkep seçimi için genel yönergelere bakın.

Yazdırma parametrelerini mürekkep seçiminize ve uygulamalarınıza göre ayarladığınızdan emin olun. Kimyasallarla, yüksek voltajla ve yüksek basınçla çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman önlem alınması gerektiğini unutmayın.