基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法及设备技术

本发明专利技术公开了基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法及设备，所述方法为在连接有输液装置和电源正极的喷头与不导电基材之间加一块带圆孔的导电电极，将所述导电电极接电源负极，利用所述导电电极与所述喷头形成稳定的电场，从而形成稳定的单射流，使所述单射流通过圆孔打印到不导电基材上。本发明专利技术方法通过在喷头与不导电基材之间加一个带圆孔的导电电极，可以让射流从圆孔的圆心处通过，从而实现在不导电基材上打印，打印对基材无要求，任何基材都可以打印，方法操作简单，可重复性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电喷射印刷电子微纳米打印
，具体涉及一种基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法及设备。
技术介绍
传统的微纳米加工技术需要购买先进的微纳米加工设备，难以实现批量化与产业化。近年来，随着各种纳米材料的发展，使用印刷方法制作电子器件成为一种常见的技术。印刷电子微纳米打印与传统的印刷工艺的区别在于印刷电子微纳米打印技术所使用的“油墨”是具有导电、介电或半导体性质的电子材料。常见的印刷电子微纳米打印技术有丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷、压电式喷墨打印、气流喷印、静电喷射。其中丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷为接触式印刷，需要掩膜，且对基材有要求，丝网印刷适用于刚性基材，凹版印刷与凸版印刷适用于柔性基材；压电式喷墨打印、气流喷印为非接触式印刷，不需要掩膜，但喷纳米银线油墨会堵喷头或喷射线路电阻很大。静电喷射是一种非接触式印刷，不需要掩膜，属于电流体力学范畴，根据电流体力学原理，可以直接利用外加电场作用诱导油墨在喷嘴处发生形变，当外加电场形成的电场力大于油墨本身的表面张力时，形成泰勒锥，形成单射流，从而实现在导电基材上打印，如JANG-UNG PARK等人的标题为“High-resolution electrohydrodynamic jet printing”的论文中，论述了用静电喷射技术在导电基材上打印的整个过程。但在不导电的基材上，形成不了稳定的单射流，究其原因，是因为在不导电的基材上电荷堆积得不到疏散，导致不能形成单射流，因此无法打印。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术在提供了一种基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法同时，还提供了一种基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的设备，用以实施该方法。本专利技术的方法通过在喷头与不导电基材之间加一个带圆孔的导电电极，可以让射流从圆孔的圆心处通过，从而实现在不导电基材上打印。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法， 在连接有输液装置和电源正极的喷头与不导电基材之间加一块带圆孔的导电电极，将所述导电电极接电源负极，利用所述导电电极与所述喷头形成稳定的电场，从而形成稳定的单射流，使所述单射流通过圆孔打印到不导电基材上。所述导电电极的厚度优选范围为0.2-0.8mm。基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的设备，包括连接有输液装置和电源正极的喷头、间隔设置在喷头与不导电基材之间的带圆孔的导电电极和控制整个打印过程的三维机械运动平台。所述三维机械运动平台包括一放置所述基材的平台，所述三维机械运动平台控制所述喷头、所述不导电基材和所述导电电极的移动，所述喷头置于所述导电电极的圆孔之上 。所述导电电极上的圆孔的圆心位于喷头的正下方，且所述喷头与所述圆孔圆心之间的距离可调。优选的，所述导电电极的厚度范围为0.2-0.8mm。优选的，所述导电电极上的圆孔的直径范围为0.6-8mm。优选的，所述圆孔内光滑平整。优选的，所述导电电极与所述不导电基材平行且间距可调。优选的，所述导电电极为规则的几何形状，面积不小于9cm²。本专利技术的有益效果为：本专利技术方法通过在喷头与不导电基材之间加一个带圆孔的导电电极，可以让射流从圆孔的圆心处通过，从而实现在不导电基材上打印，打印对基材无要求，任何基材都可以打印，方法操作简单，可重复性强。本专利技术的设备成本低、适合大规模工业化生产。附图说明图1为本专利技术具体实施例的原理图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。静电喷射在导电基材上打印时，首先搭建三维机械平台，此机械平台有配套的运动控制模块控制平台的运动，也有配套的图形转换模块把要打印的CAD图形转化成运动控制模块可识别的信息，喷头固定在机械平台上，可上下移动，喷头的一端连接注射泵和高压直流电源的正极，导电基材放在平台上，导电基材接高压直流电源的负极，接通注射泵和高压直流电源，喷头与导电基材之间建立了稳定电场，当稳定的电场对带同性电荷的油墨产生的电场力大于油墨本身的表现张力时，形成稳定的单射流，从而在导电基材上按照既定的程序打印所需要的图形。静电喷射中在不导电基材上实现印刷的方法， 在连接有输液装置和电源正极的喷头与不导电基材之间加一块带圆孔的导电电极，将导电电极接电源负极，利用导电电极与喷头形成稳定的电场，从而形成稳定的单射流，使单射流通过圆孔打印到不导电基材上。如图1所示，为静电喷射在不导电基材上打印的原理图，首先搭建三维机械平台，此机械平台有配套的运动控制模块控制平台的远动，也有配套的图形转换模块把要打印的CAD图形转化成运动控制模块可识别的信号，喷头固定在机械平台上，可上下移动，喷头的一端连接注射泵与高压直流电源的正极，在喷头的正下方装一个带圆孔的导电电极，此导电电极与喷头相对固定，圆孔在喷嘴的正下方，圆孔与喷嘴之间的距离可调，此导电电极接高压直流电源的负极，接通注射泵与高压直流电源，喷头与导电电极之间建立了稳定的电场，当稳定的电场对带同性电荷的油墨产生的电场力大于油墨本身的表面张力时，形成稳定的单射流，此单射流从圆孔的圆心处通过圆孔打印到不导电的基材上，受电场的束缚，该射流不会偏移摆动。导电电极的厚度优选范围为0.2-0.8mm，但不限于此。静电喷射中在不导电基材上实现印刷的设备，用于在不导电基材上打印，包括连接有输液装置和电源正极的喷头1、间隔设置在喷头1与不导电基材2之间的带圆孔的导电电极3和控制整个打印过程的三维机械运动平台。本实施例的三维机械运动平台包括一放置所述基材的平台4，三维机械运动平台控制喷头1、不导电基材2和导电电极3的移动，喷头1置于所述导电电极3的圆孔31之上 。导电电极3上的圆孔31的圆心位于喷头的正下方，且喷头1与圆孔31圆心之间的距离可调。导电电极3为规则的几何形状，本实施例为正方形，面积不小于9cm², 9-36cm²为最好。导电电极3的厚度需足够薄，优选范围为0.2-0.8mm。导电电极3上的圆孔31的直径范围优选为0.6-8mm。圆孔31的圆心为导电电极3的中心。圆孔31内的面应该光滑平整，无毛刺，否则会影响电场分布，造成射流不稳定。导电电极3与所述不导电基材2之间的距离可调，以确保在不导电基材2上打印的质量。导电电极3为金属材料，本实施例采用铜，导电电极3与所述不导电基材2平行。使用本专利技术在PET膜上打印时，整个工作过程都在千级超净车间内进行，首先搭建三维机械移动平台，喷头固定在机械平台上，喷头可上下移动，喷头的一端接注射泵和高压直流电源的正极，注射泵和高压直流电源放置在相应的位置，连接好相应的电源线，喷头的正下方放带圆孔的导电电极，导电电极接高压直流电源的负极，PET膜放置在平台上，可随平台按既定程序运动，从而实现在PET膜上打印。使用的油墨为：纳米银线透明导电油墨。本实施例的具体参数如下：注射流量为8ul/m，电压为2.3KV，导电电极的厚度为0.4mm，导电电极的面积为16 cm²，导电电极的材料为铜片，喷嘴离圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法，其特征在于： 在连接有输液装置和电源正极的喷头与不导电基材之间加一块带圆孔的导电电极，将所述导电电极接电源负极，利用所述导电电极与所述喷头形成稳定的电场，从而形成稳定的单射流，使所述单射流通过圆孔打印到不导电基材上。

【技术特征摘要】
1.基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法，其特征在于： 在连接有输液装置和电源正极的喷头与不导电基材之间加一块带圆孔的导电电极，将所述导电电极接电源负极，利用所述导电电极与所述喷头形成稳定的电场，从而形成稳定的单射流，使所述单射流通过圆孔打印到不导电基材上。2.如权利要求1所述的基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的方法，其特征在于：所述导电电极的厚度范围为0.2-0.8mm。3.基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的设备，用于在不导电基材上打印，其特征在于：包括连接有输液装置和电源正极的喷头、间隔设置在喷头与不导电基材之间的带圆孔的导电电极和控制整个打印过程的三维机械运动平台。4.如权利要求3所述的基于静电喷射技术在不导电基材上实现印刷的设备，其特征在于：所述三维机械运动平台包括一放置所述基材的平台，所述三维机械运动平台控制所述喷头、所述不导电基材和所述导电电极的移动，所述喷头...

【专利技术属性】
技术研发人员：眭俊，王洪海，顾文华，雷震，
申请(专利权)人：珠海纳金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44