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关于电流体动力学(EHD)喷墨打印的介绍

2021-09-27 10:55 作者:上海睿度  | 我要投稿

适用于1-10000CPS粘度范围的纳米材料溶液,实现1-2μm的点线的feature size,是传统的喷墨打印几乎无法达到的结果,而EHD电液动力学喷墨打印均可满足上述条件,还能在对分辨率要求严苛的柔性印刷电子、显示器件、光学器件和微结构等领域实现理想的打印效果。


技术特点

电动流体动力学喷墨设备(EHD)是一种完全不同于压电陶瓷式打印机的一种高分辨率喷印设备。压电式打印机经历了将电能转化为机械外力的过程,而电动流体动力学喷墨直接将电场作用于工作介质。当针尖处电场集中后,其强度大大增大,可以喷出远远小于针尖直径的液滴。传统的压电陶瓷式喷墨打印在无法制备较高分辨率的图案同时,还不得不面对咖啡环和针孔薄膜的问题,而电场打印就可以轻松应对这些问题。

电动流体动力学喷墨打印的基本原理:利用外部施加的电场将液体油墨拉出,而不是将其从小尺寸的喷嘴中推出,这种打印方式所得图案的分辨率高于1μm。当在两个电极之间施加高电压时发生电晕放电,并且该过程导致与电极相同极性的离子向另一电极移动,形成空间电荷,并在两个电极之间产生流动电流,离子间库仑力引发电流体动力流。当打印系统的喷头内含有带不同电荷的墨水时,在喷嘴和基板之间施加电压,如下图所示,阳(阴)粒子聚集至正(负)电极的喷嘴尖端(相对于接地基板),并形成圆锥形弯月面,称为泰勒锥,当电压增加时,静电应力将克服表面张力和粘度,最终将液体从锥尖喷射到基板上。

电流体动力学喷墨过程示意图
 电流体动力液滴发生器示意图

在传统的EHD打印中,随着电压的不断升高,有十种经典的喷射模式,可以简单分为两类。第一类仅喷出不连续的墨水,即滴落、针形、和分散弯月面等模式;第二类是连续喷墨模式,即喷出的墨水相连、不间断,呈锥射流、多股射流等。根据设备配置的不同可将电流体动力学喷印设备有以下两种:如下图所示,左边是传统EHD喷墨设备,一般为实验室自搭建用;右边为商业化的EHD打印机。

两者区别主要有:

a.针头构造:传统EHD直径>200μm;而超细微电喷打印机针管内有一根金属导线,且直径<4μm。

b.传统EHD需要外接供液泵,这种超细微电喷打印机不需要外接供液泵。


兼容材料

EHD喷墨打印适用的墨水:

(1)金属墨水(如Ag, Au等,溶剂有正十四烷,三甘醇单乙醚等 );

(2)聚合物墨水:磷脂膜(溶剂含有甘油),聚电解质大分子引发剂(溶剂为水和乙二醇的混合物)。

EHD喷墨打印适用的基材:

(1)打印用基板为多种基板,包括绝缘基板如玻璃,PET,相片纸等。


参考来源:

[1] 穆兰. 湿法制备高分辨率聚合物发光二极管显示屏及相关研究[D]. 华南理工大学,2018.

DOI:CNKI:CDMD:2.1018.873968

[2] Wla B ,  Xdc C ,  Cs A . On the spray drying of uniform functional microparticles - ScienceDirect[J]. Particuology, 2015, 22:1-12.


RUIDU EHD电流体动力喷墨打印系统 RD-EHDJET®

标准整机:RUIDU EHD电流体动力喷墨打印系统 RD-EHD100

RUIDU EHD电流体动力喷墨打印系统,是上海睿度光电(RD-mv.com)推出的一套基于EHD电液动力学喷墨原理的高精度喷墨打印系统(图示为桌面式打印系统,另有更高精度的立式打印系统,重复定位精度±1μm)。与传统的喷墨打印技术相比,EHD电液动力学喷墨可以完成更高精度、更精图案喷印,弥补了现有喷印技术的不足。在对喷印分辨率要求高的印刷电子、显示器件、光学器件和微结构打印等领域都可以发挥精准、稳定、高效的作用。

上海睿度光电(RD-mv.com)在EHD电流体动力喷墨打印技术上拥有多年研发经验,可根据特定项目需求为客户提供专项化定制打印系统、量产设备及全流程跟踪配套服务。该系统,已获多家高校及企业的认可,是实现高分辨率打印(可打印直径1μm的点)的理想选择。

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