PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置和方法，它涉及柔性电子产业技术领域；它包括数控三轴移动平台、基板、注射泵组件、动力控制系统、显微成像系统、程控高压直流电源；墨水在动力控制系统的控制下，通过注射泵组件持续从碰嘴处射出；在喷嘴与基板之间施加电压，使射出的墨水形成稳定的锥射流；三轴移动平台按照程序精确移动，得到PEODT:PSS墨水的多层打印三维微结构；本发明专利技术根据打印参数与墨水射流状态的一致性，利用显微成像系统实时监测喷嘴处墨水射流形状，得到用于多层打印三维微结构的打印参数，是有机聚合物类墨水进行三维微结构打印的关键技术，具有十分重要的应用前景。应用前景。应用前景。

Peodt:pss ink multi-layer printing three-dimensional microstructure device and method

【技术实现步骤摘要】
PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置和方法


[0001]本专利技术属于柔性电子产业
，具体涉及PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置和方法。

技术介绍

[0002]具有微结构的柔性压力传感器在人机交互、智能设备、机器人、医疗健康、可穿戴设备等领域有广泛应用的价值，但传统的微结构制造工艺对设备依赖较高，需要较多的加工步骤和较高的制造成本，因此，通过一种简单的、低成本的制备工艺来加工传感器微结构是一个非常值得研究的重要问题。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术的缺陷和不足问题；本专利技术的目的在于提供一种结构简单，设计合理、使用方便的PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置和方法，它通过测得不同打印参数下PEODE:PSS墨水多层打印三维微结构的厚度，可以得出不同打印参数与PEODE:PSS墨水多层打印三维微结构时堆积效果的关系，是PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构参数优化与打印微结构质量提升的关键技术，具有十分重要的应用前景。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：它包括数控三轴移动平台、基板、注射泵组件、动力控制系统、显微成像系统和程控高压直流电源；
[0005]所述的基板，固定在所述的数控三轴移动平台上面；
[0006]所述的注射泵组件，包括推杆活塞、注射泵、压力表、电磁流量阀、流量检测器和墨水注射喷头；注射泵组件整体安装在三轴移动平台上；推杆活塞位于注射泵内，注射泵的出口处安装有压力表和电磁流量阀，电磁流量阀出口端接有流量检测器，流量检测器出口处安装墨水注射喷头；
[0007]所述的动力控制系统，包括注射泵动力组件、步进电机和信号控制器；注射泵动力组件连接所述的推杆活塞；注射泵动力组件连接步进电机；步进电机连接信号控制器，信号控制器同时连接流量检测器；
[0008]所述的显微成像系统，包括高倍摄像头、位置调整装置、补偿光源和显示屏；位置调整装置安装在数控三轴移动平台上；高倍摄像头安装在位置调整装置的弧形轨道上；补偿光源安装在数控三轴移动平台上，并和高倍摄像头分别位于墨水注射喷头的两侧；高倍摄像头所摄图像呈现在显示器上；
[0009]所述的程控高压直流电源，其正负极分别接在墨水注射喷头和基板上。
[0010]作为优选，所述的墨水注射喷头安装在位置调整装置上。
[0011]作为优选，所述的高倍摄像头一直对准墨水注射器喷头，并将所摄图像实时反馈在显示屏上。
[0012]PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构方法，其特征在于：步骤如下：
[0013]S1：利用表面活性剂调节PEODT:PSS墨水的表面张力；
[0014]S2：将配置好的PEODT:PSS墨水灌入注射泵内；
[0015]S3：打开动力控制系统的电源，步进电机工作，带动注射泵动力组件向下移动，产生F1的推力，从而推动注射泵中的推杆活塞向下运动，挤压墨水，使墨水到达墨水注射器喷头的喷嘴处；
[0016]S4：手动控制数控三轴移动平台，降低墨水注射器喷头的高度，使墨水注射器喷头与基板的间距保持在10mm左右；
[0017]S5：打开补偿光源，调节调整装置，使高倍摄像头聚焦于墨水注射器喷头的喷嘴处；
[0018]S6：手动控制数控三轴移动平台，将墨水注射器喷头移动到合适位置；
[0019]S7：打开程控直流高压电源，在墨水注射器喷头和基板之间施加指定电压U1，使墨水注射器喷嘴处的墨水形成稳定的泰勒锥射流；
[0020]S8：打开动力控制系统的电源，步进电机工作，带动注射泵动力组件向下移动，产生F2的推力，从而推动注射泵中的推杆活塞向下运动，挤压墨水，使墨水按照指定流量Q1均匀的从墨水注射器喷头流出；
[0021]S9：选择数控打印程序，启动数控三轴移动平台，使墨水注射器喷头按照选定程序进行移动，得到打印微结构。
[0022]作为优选，所述的S8中，注射泵组件中的流量检测器将检测到的电磁流量阀出口处的流量信号传输到信号控制器，信号控制器将流量检测器传输的信号进行处理和对比，如果流量不符合流量要求，信号控制器将处理后的信号传输给步进电机，调节步进电机转速，从而将电磁流量阀出口处的流量大小调节为输入流量Q
S
。
[0023]作为优选，输入流量Q
S
应满足经典EHD喷射条件：
[0024]T
q
/T
h
＜1(1)
[0025]式(1)中，T
q
为电荷弛豫时间，T
h
为流体动力学时间；
[0026]其中：
[0027][0028]式(2)中，ε0为自由空间介电常数，ε'为PEODT:PSS墨水的介电常数，K为PEODT:PSS墨水的导电率；
[0029]式(3)中，L为墨水注射器喷嘴与基板之间的间距，d为墨水注射器喷嘴的直径，Q
S
为电磁流量阀出口处的流量大小。
[0030]作为优选，所述的S7中，打开程控直流高压电源，逐步增大输入电压，同时利用显微成像系统实时观测墨水注射器喷嘴处的墨水射流形状，当墨水的射流形状呈现为一个完美的泰勒锥时，确定指定电压U1。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术与传统的光刻模板制备三维微结构方法相比，使用该方法进行三维微结构的制备，能自由的控制三维微结构的形状，简化制备流程，降低加工成本，本专利技术的方法为进一步研究微结构打印精度提供了有效方法，并可推广应用于其他有机聚合物的三维微结构打印。
附图说明
[0032]为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0033]图1为本专利技术的结构示意图。
[0034]图中：数控三轴移动平台1、基板2、注射泵组件3、动力控制系统4、显微成像系统5、程控高压直流电源6、推杆活塞10、注射泵11、压力表12、电磁流量阀13、流量检测器14、墨水注射喷头15、注射泵动力组件16、步进电机17、信号控制器18、导线19、高倍摄像头20、位置调整装置21、补偿光源22、显示屏23。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0036]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0037]如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括数控三轴移动平台1、基板2、注射泵组件3、动力控制系统4、显微成像系统5和程控高压直流电源6；数控三轴移动平台1包括X方向的移动轴、Y方向的移动轴和Z方向的移动轴；基板2固定在数控三轴移动平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置，其特征在于：它包含数控三轴移动平台、基板、注射泵组件、动力控制系统、显微成像系统和程控高压直流电源；所述的基板，固定在所述的数控三轴移动平台上面；所述的注射泵组件，包括推杆活塞、注射泵、压力表、电磁流量阀、流量检测器和墨水注射喷头；注射泵组件整体安装在三轴移动平台上；推杆活塞位于注射泵内，注射泵的出口处安装有压力表和电磁流量阀，电磁流量阀出口端接有流量检测器，流量检测器出口处安装墨水注射喷头；所述的动力控制系统，包括注射泵动力组件、步进电机和信号控制器；注射泵动力组件连接所述的推杆活塞；注射泵动力组件连接步进电机；步进电机连接信号控制器，信号控制器同时连接流量检测器；所述的显微成像系统，包括高倍摄像头、位置调整装置、补偿光源和显示屏；位置调整装置安装在数控三轴移动平台上；高倍摄像头安装在位置调整装置的弧形轨道上；补偿光源安装在数控三轴移动平台上，并和高倍摄像头分别位于墨水注射喷头的两侧；高倍摄像头所摄图像呈现在显示器上；所述的程控高压直流电源，其正负极分别接在墨水注射喷头和基板上。2.根据权利要求1所述的PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置，其特征在于：所述的墨水注射喷头安装在位置调整装置上。3.根据权利要求1所述的PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构装置，其特征在于：所述的高倍摄像头一直对准墨水注射器喷头，并将所摄图像实时反馈在显示屏上。4.PEODT:PSS墨水多层打印三维微结构方法，其特征在于：步骤如下：S1：利用表面活性剂调节PEODT:PSS墨水的表面张力；S2：将配置好的PEODT:PSS墨水灌入注射泵内；S3：打开动力控制系统的电源，步进电机工作，带动注射泵动力组件向下移动，产生F1的推力，从而推动注射泵中的推杆活塞向下运动，挤压墨水，使墨水到达墨水注射器喷头的喷嘴处；S4：手动控制数控三轴移动平台，降低墨水注射器喷头的高度，使墨水注射器喷头与基板的间距保持在10mm左右；S5：打开补偿光源，调节调整装置，使高倍摄像头聚焦于墨水注射...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄风立，沈晓强，于志恒，顾金梅，胡国宏，汤成莉，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：