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實(shí)驗(yàn)名稱：絕緣襯底微結(jié)構(gòu)電流體噴射打印平臺(tái)研發(fā) 測(cè)試目的：電流體噴射打印技術(shù)在絕緣/柔性襯底上大面積、低成本制備微結(jié)構(gòu)的能力具有重要的應(yīng)用前景和潛力，然而現(xiàn)有技術(shù)對(duì)厚度大于3mm的絕緣襯底上制備微結(jié)構(gòu)仍面臨挑戰(zhàn)，因此有必要開發(fā)一臺(tái)在大面積的絕緣襯底上實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)制備的電流體噴印平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)主要目的是基于交變電場(chǎng)的絕緣襯底打印方法，設(shè)計(jì)制造交變電場(chǎng)打印噴頭、噴頭夾具，開發(fā)位移平臺(tái)、觀測(cè)相機(jī)集成及驅(qū)動(dòng)軟件，研發(fā)絕緣襯底電流體噴射打印平臺(tái)。在電流體打印噴頭上施加穩(wěn)定的交變電場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)絕緣襯底打印的重中之重，研制了絕緣襯底打印噴頭并確定了噴頭與接地電極的位置關(guān)系。為提高絕緣打印設(shè)備各模塊的協(xié)同控制，對(duì)各運(yùn)動(dòng)、成像、供液等模塊進(jìn)行了集成并基于LabVIEW軟件編寫了控制程序，實(shí)現(xiàn)高絕緣襯底電流體噴射打印平臺(tái)的集成。 測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、函數(shù)發(fā)生器、電流體噴頭、上位機(jī)、相機(jī)等。 實(shí)驗(yàn)過程： 圖1：電流體噴射打印平臺(tái)示意圖 搭建的絕緣襯底電流體噴射打印平臺(tái)主要包括驅(qū)動(dòng)軟件和硬件兩個(gè)方面，其示意圖如圖1所示。電流體噴射打印平臺(tái)的功能模塊主要由五部分構(gòu)成。（1）電噴印噴頭模塊 在電噴工藝流程中，在襯底上打印的導(dǎo)電油墨會(huì)帶有一定濃度的殘余電荷，而當(dāng)材料在金屬材質(zhì)的電極上堆積時(shí)，殘余電荷的濃度也會(huì)增加，而殘余電荷的極性與錐射流的液面上的電荷極性是一樣的，同極性的電荷之間會(huì)有庫倫排斥力，這種排斥力會(huì)使噴印射流的穩(wěn)定性失衡，引起打印的中斷、鞭動(dòng)、甚至堵塞噴頭。 （2）流量供給模塊 銀導(dǎo)電墨水具有的表面張力對(duì)噴頭供液影響較大，在極低（<0.033N/m）的表面張力作用下，懸浮液滴表面受垂直于懸液內(nèi)的垂直方向的運(yùn)動(dòng)阻力較低，從而導(dǎo)致墨水在噴頭針尖處聚集造成“爬針”現(xiàn)象。與傳統(tǒng)機(jī)械式供液方式相比，氣壓推擠的供液方式具有穩(wěn)定性，可以防止毛細(xì)效應(yīng)引起的墨水“爬針”現(xiàn)象，氣動(dòng)式供液方式主要有由空氣壓縮機(jī)、調(diào)壓閥、導(dǎo)管等部件構(gòu)成。 （3）交變電場(chǎng)供電模塊 電流體噴印的核心就是電場(chǎng)的施加，交變電場(chǎng)供電模塊由函數(shù)發(fā)生器和高壓放大器組成，該模塊可為打印提供所需的交變電場(chǎng)，于噴頭噴針與金屬底座之間。 （4）觀測(cè)模塊 觀測(cè)模塊采用的工業(yè)相機(jī)，分辨率為2448×2048，幀率為35FPS其能夠通過USB3.0串口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過上位機(jī)中圖像顯示軟件能夠采集到視頻圖像。選用工作距離為20cm，視場(chǎng)大小為8.45×7.07mm的遠(yuǎn)心鏡頭。 （5）運(yùn)動(dòng)控制模塊 運(yùn)動(dòng)控制模塊主要包括3個(gè)部分。第一部分是三維位移軸，包括X-Y-Z三個(gè)方向，采用HIWIN的KK模組系列，由于實(shí)驗(yàn)中對(duì)軸的有效行程、精度以及運(yùn)動(dòng)速度有所要求，對(duì)XY軸精度的要求比Z軸高。 電流體噴射打印平臺(tái)控制軟件研發(fā)： 為了使電噴印系統(tǒng)的硬件組件能夠進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，本論文在LabVIEW的開發(fā)環(huán)境下，研制和開發(fā)了相應(yīng)的電流體噴射打印中所使用的控制軟件。控制電噴印噴頭模塊、流量供給模塊、交變電場(chǎng)供電模塊、觀測(cè)模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，增強(qiáng)其聯(lián)動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制，完成電流體噴射打印實(shí)驗(yàn)研究。 圖2：各模塊與上位機(jī)通信示意圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：搭建了絕緣襯底電流體噴射打印平臺(tái)。在硬件方面，搭建電流體噴射打印平臺(tái)，針對(duì)絕緣襯底電荷積累帶來的打印不穩(wěn)定問題，配置了交流高壓放大器和脈沖函數(shù)發(fā)生器，為打印提供正負(fù)交變電場(chǎng)，以保證穩(wěn)定打印，建立了一套打印過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)打印過程中射流形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在軟件方面，為了在打印中實(shí)現(xiàn)打印、運(yùn)動(dòng)、成像等功能模塊的協(xié)調(diào)控制，采用LabVIEW編寫了應(yīng)用于絕緣襯底上的電流體噴射打印平臺(tái)的控制軟件，實(shí)現(xiàn)操作可視化，提高打印設(shè)備的整體操控性。 高壓放大器推薦：ATA-7015 圖：ATA-7015高壓放大器指標(biāo)參數(shù) 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。高壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-gyfdq.html |
