【技术实现步骤摘要】
一种电场诱导辅助电喷射的三维打印方法
本专利技术属于先进制造
，涉及一种电场诱导辅助电喷射的三维打印方法。
技术介绍
随着器件性能和集成度的提高，器件的功能结构逐渐从二维结构发展为三维结构。例如，基于悬臂梁结构的三维微机电系统提供了比二维系统更大的带宽和可调性频率；微型光电子器件与宏观光电器件相比，不仅体积小、重量轻，而且功耗低。所以，微/纳三维结构对于高性能器件的小型化、集成化、节能起到了重要作用。此外，微/纳三维结构作为高性能器件的传感单元，已应用于可穿戴电子设备、高灵敏度传感器、高分辨率显示器、大容量电容器等高性能器件。目前，微/纳三维结构的加工方法主要有聚焦离子束、微立体光刻、电化学沉积。其中，聚焦离子束技术通常涉及复杂的工艺步骤，加工周期长且设备昂贵，此外，高能离子束会对结构表面造成损伤，进而影响结构表面质量。微立体光刻技术成本低、效率高，但可加工的材料有限(多为液态光敏树脂、陶瓷等)，制造结构分辨率低且加工过程需借助支撑结构。电化学沉积可以批量生产复杂高深宽比的金属结构，但制造结构为微米尺度，并且层间结合强度较低、层间易存在错位。近年来发展的三维...
【技术保护点】
1.一种电场诱导辅助电喷射的三维打印方法，其特征在于，所用的三维打印装置包括电喷射打印模块和电场诱导成型模块；电喷射打印模块将功能材料溶液以恒定流速送至喷针内，利用施加在喷针上的电场力将功能材料溶液剪切形成远小于喷针尺寸的微/纳米级稳定射流，并打印出微/纳结构；电场诱导成型模块利用诱导电极产生的空间电场力调控此结构，经过电场诱导、受力形变、冷却固化、三维成型，得到复杂微/纳三维结构；所述的电喷射打印模块包括精密注射泵(1)、精密注射器(2)、功能材料溶液(3)、导管(4)、喷针夹具(5)、喷针(6)、相机(7)、上位机(8)、运动控制器(9)、运动平台(10)、打印基板(1...
【技术特征摘要】
1.一种电场诱导辅助电喷射的三维打印方法，其特征在于，所用的三维打印装置包括电喷射打印模块和电场诱导成型模块；电喷射打印模块将功能材料溶液以恒定流速送至喷针内，利用施加在喷针上的电场力将功能材料溶液剪切形成远小于喷针尺寸的微/纳米级稳定射流，并打印出微/纳结构；电场诱导成型模块利用诱导电极产生的空间电场力调控此结构，经过电场诱导、受力形变、冷却固化、三维成型，得到复杂微/纳三维结构；所述的电喷射打印模块包括精密注射泵(1)、精密注射器(2)、功能材料溶液(3)、导管(4)、喷针夹具(5)、喷针(6)、相机(7)、上位机(8)、运动控制器(9)、运动平台(10)、打印基板(11)、衬底(12)、微/纳结构(13)、高压电源控制器(16)和射流(17)；所述的精密注射器(2)固定于精密注射泵(1)上，通过导管(4)在精密注射泵(1)的推力下，精密注射器(2)内的功能材料液体3被输送至喷针(6)喷口处；所述的喷针夹具(5)固定在Z轴上用于夹持喷针(6)；所述的相机(7)将打印过程中的射流行为在上位机(8)的监控软件中实时呈现，根据反馈的射流行为及时调节打印参数，以保证打印稳定性；所述的运动控制器(9)接受上位机(8)中运动控制命令，包括打印结构运动路径、速度等；所述的运动平台(10)包含XYZ运动轴，实现XYZ三个方向运动，X轴固定在Y轴上方，两轴配合实现XY平面内运动，Z轴位于XY轴上方，实现垂直方向运动；所述的衬底(12)放置于打印基板(11)上，打印基板(11)与衬底(12)相对静止，配合Z轴方向的运动，在衬底(12)上打印微/纳结构(13)；所述的打印基板(11)接地；所述的高压电源控制器(16)向喷针(6)提供高电压，在喷针(6)和打印基板(11)之间存在电势差，形成电场力，功能材料溶液(3)在喷针(6)喷口处受电场力的作用被拖拽成远小于喷孔尺寸的微/纳米级稳定射流(17)，并在衬底(12)上不断打印，形成微/纳结构(13)；所述的喷针(6)通过Z轴的运动调节垂直高度；所述的电场诱导成型模块包括诱导电极和电极电源(18)；所述的诱导电极布置在衬底(12)上或衬底(12)周围，通过上位机(8)控制；电极电源(18)向诱导电极提供高压电，施加电压后的诱导电极产生空间分区电场，微/纳结构(13)受诱导电极电场力的作用，进而被诱导为复杂微/纳三维结构；具体步骤如下：1)电喷射打印微/纳米结构：含有功能材料溶液(3)的精密注射器(2)安置在精密注射泵(1)上，利用精密注射泵(1)的推压力，通过导管(4)将功能材料溶液(3)以一定的流速送至喷针(6)内，在打印过程中，精密注射泵(1)调节功能材料溶液(3)的流量；喷针夹具(5)安装在Z轴上，喷针(6)固定在喷针夹具(5)上，通过Z轴的上下运动，调节喷针(6)与衬底(12)间的垂直距离；高压电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，李凯，贾皓然，任同群，梁军生，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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