柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置，该方法包括：根据金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，判断是否有咖啡环以及生成咖啡环的等级；根据咖啡环的不同等级，确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角并进行调节，以改油墨在固化过程中所受的合力方向，达到抑制油墨中的金属纳米粒子向液滴外围流动的目的。该方法根据图像的实时反馈，进行多策略控制，修正电场强度及斜面倾角，以获取最佳的电场强度和斜面倾角，从而实现液滴的均匀沉积，抑制咖啡环效应，最终制出高质量的喷墨打印图案。本方法操作简便，设备简单，适用性广，可以应用在机械电子纳米制造(印刷或涂膜)、样品处理和自组装等场合。

【技术实现步骤摘要】
柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置
本专利技术涉及柔性传感器薄膜的制备
，尤其涉及一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置。
技术介绍
近年来，纳米电子设备的开发步伐变得越来越迅速，并且这些发展需要新型的制造技术，例如喷墨打印、丝网印刷、刮涂等多印刷技术，可以满足广泛电子设备的制造问题，已应用于各种印刷电子产品，例如柔性传感器、薄膜晶体管(TFT)，太阳能电池等。印刷技术在用于电子产品的制造时可能具有许多优势，例如工艺简单，制造迅速，废料少，可高效快速大面积的加工各种电子设备，与传统硅基电子设备制造过程相比具有很大的优势。金属前驱体油墨由于其优异的导电性和成熟的商业油墨配方，在印刷油墨中占有重要的地位。常用的金属包括金(Au)，银(Ag),铜(Cu)。这些金属前驱体油墨包括：金属有机化合物、金属盐类和金属纳米颗粒。除了少数金属前驱体油墨可以在特定环境下进行自发烧结外，大部分金属前驱体油墨在印刷到基底材料上后都需要经历固化和烧结阶段，通过高温或其它方法将油墨中的有机溶剂去除掉且形成致密的金属连接层，才能显现出优异的导电性能。但在墨水的固化和烧结过程中，随着墨滴中的溶剂不断蒸发，墨滴与基底表面的接触线会产生毛细管流动，从而将非挥发性溶质(金属纳米粒子)传输到接触线的位置沉积，形成环状残留物，这种现象称为咖啡环效应。咖啡环通常被认为是喷墨打印中的一种缺陷，因为它意味着油墨材料的不均匀沉积，印刷图案的分辨率差，轻者影响电子设备的导电性能，甚者会导致电子设备功能无法正常使用。因此，如何对该过程中咖啡环效应的生成进行抑制，保证高质量的固化烧结质量，为后续的电子设备制造和高质量性能提供保证，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置，用以满足现有技术中的需求。本专利技术实施例提供一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，包括：根据金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，判断是否有咖啡环以及以及生成咖啡环的等级；根据咖啡环的不同等级，确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角并进行调节，以改油墨在固化过程中所受的合力方向，达到抑制油墨中的金属纳米粒子向液滴外围流动的目的。根据本专利技术一个实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，所述咖啡环的不同等级，根据咖啡环的宽度或溶质团聚状态确定。根据本专利技术一个实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，若无咖啡环生成且无溶质团聚，则通过调节电场力来抑制咖啡环的生成。根据本专利技术一个实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，若咖啡环宽度小于预设的成形阈值，或者有溶质团聚而无咖啡环生成，则采用调节电场力和斜面倾角抑制咖啡环的生成。根据本专利技术一个实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，若咖啡环宽度大于预设的成形阈值，或者有溶质团聚且有咖啡环生成，则采用调节电场力、斜面倾角和温度调节抑制咖啡环的生成。根据本专利技术一个实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，所述确定电场的强度和斜面倾角，包括：确定电场强度和斜面倾角，使金属纳米粒子的电场力、流体力和重力三者平衡；其中，所述电场力根据电场强度确定；金属纳米粒子的流体力，根据毛细流动力和马拉哥尼流动力确定；所述毛细流动力根据油墨表面张力、油墨与基底表面接触角、油墨液滴平均半径确定。本专利技术实施例还提供一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制装置，包括：图像分析模块，用于根据金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，判断是否有咖啡环以及生成咖啡环的等级；控制模块，用于根据咖啡环的不同等级，确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角并进行调节，以改油墨在固化过程中所受的合力方向，达到抑制油墨中的金属纳米粒子向液滴外围流动的目的。本专利技术实施例还提供一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制系统，包括：电场发生装置、图像采集装置、电控固化加热台、斜面调节装置和上述柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制装置；所述电场发生装置包括左右极板，所述左右极板垂直于所述斜面调节装置；所述电场发生装置，根据柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制装置的控制信号，调节电场大小；所述图像采集装置用于获取金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，并发送给所述控制装置；所述斜面调节装置，根据柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制装置的控制信号，调节固化平台的斜面倾角。本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法的步骤。本专利技术实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置，在液滴固化烧结过程中使用电场调节及斜面调节，改变墨滴中金属粒子的受力方向和大小，使液滴受力方向垂直于电控固化加热台，根据图像的实时反馈，进行多策略控制，修正电场强度及斜面倾角，以获取最佳的电场强度和斜面倾角，从而实现液滴的均匀沉积，抑制咖啡环效应，最终制出高质量的喷墨打印图案。该方法操作简便，设备简单，适用性广，可以应用在机械电子纳米制造(印刷或涂膜)、样品处理和自组装等场合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的电场下金属油墨纳米粒子的理论受力分析图；图3是本专利技术另一实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例中咖啡环效应的优化前后对比图；图5是本专利技术实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制装置的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制系统的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合图1-图7描述本专利技术实施例的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法及装置。图1是本专利技术实施例提供的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种柔性传感器制备过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，包括：/n根据金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，判断是否有咖啡环以及生成咖啡环的等级；/n根据咖啡环的不同等级，确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角并进行调节，以改变油墨在固化过程中所受的合力方向，达到抑制油墨中的金属纳米粒子向液滴外围流动的目的。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，包括：
根据金属纳米油墨固化烧结过程中的图像信息，判断是否有咖啡环以及生成咖啡环的等级；
根据咖啡环的不同等级，确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角并进行调节，以改变油墨在固化过程中所受的合力方向，达到抑制油墨中的金属纳米粒子向液滴外围流动的目的。


2.根据权利要求1所述的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，所述咖啡环的不同等级，根据咖啡环的宽度或溶质团聚状态确定。


3.根据权利要求2所述的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，若无咖啡环生成且无溶质团聚，则通过调节电场力来抑制咖啡环的生成。


4.根据权利要求2所述的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，若咖啡环宽度小于预设的成形阈值，或者有溶质团聚无咖啡环生成，则采用调节电场力和斜面倾角抑制咖啡环的生成。


5.根据权利要求2所述的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，若咖啡环宽度大于预设的成形阈值，或者有溶质团聚且有咖啡环生成，则采用调节电场力、斜面倾角和温度调节抑制咖啡环的生成。


6.根据权利要求1-5任一项所述的柔性传感器制备过程中抑制咖啡环的控制方法，其特征在于，所述确定固化电场的强度和/或固化平台的斜面倾角，包括：
确定电场强度和斜面倾角，使金属纳米粒子的电场力、流体力和重力三者平衡；
其中，所述电场力根据电场强度确定；金属纳米粒子的流体力，根据毛细流动力和马拉哥尼流动力确定；所述毛细流动力根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小栓，汪学沛，杜佳诚，王想，肖新清，刘峰，邢少华，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11