電流體動力噴印（ElectrohydrodynamicJetPrinting）是一種非接觸式的打印技術，通過施加電場來誘導墨水從噴嘴向基板噴射，屬于增材制造領域的一項新興技術。由于能打印多種類型的墨水并獲得理想的分辨率，該技術在電子設備、傳感器和顯示等領域受到關注。作為功率放大器的應用領域之一，Aigtek安泰電子在該測試領(ling)(ling)域深耕(geng)多年(nian)，今天我們就將為大家(jia)分享(xiang)一篇來自牛津(jin)大學的(de)領(ling)(ling)域研究成果(guo)，大家(jia)一起學習一下。

　　針對(dui)這(zhe)一領域，牛津大學HarishBhaskaran在SmallScience上發(fa)表了(le)(le)綜述文章，介紹了(le)(le)電流體動力(li)噴印的(de)概念及原理，詳細回顧了(le)(le)墨水、打印系統和基底三個方面對(dui)噴印效(xiao)果的(de)影響(xiang)，并對(dui)該(gai)技術的(de)未來發(fa)展進行(xing)了(le)(le)展望。

　　在第一章中，作者首先介紹電(dian)(dian)流體動力噴印(yin)的(de)概念及(ji)原理。有別于(yu)電(dian)(dian)流體動力霧化的(de)其他應(ying)用(yong)，電(dian)(dian)流體動力噴印(yin)的(de)主(zhu)要特征是噴嘴與基(ji)板間距小于(yu)1mm，且墨(mo)(mo)水在電(dian)(dian)場(chang)作用(yong)下(xia)以射流形式噴出（而非墨(mo)(mo)滴）。因此，電(dian)(dian)流體動力噴印(yin)主(zhu)要由導電(dian)(dian)毛(mao)細管、氣源(yuan)/注(zhu)射泵(beng)、高壓源(yuan)和(he)可移(yi)動平臺(tai)組成，并(bing)配(pei)有計算(suan)機和(he)顯微攝像機用(yong)于(yu)控制及(ji)觀察。當(dang)向系統施加電(dian)(dian)勢時(shi)，電(dian)(dian)荷遷移(yi)向毛(mao)細管末端的(de)半(ban)月(yue)面，當(dang)界面處積累了足夠(gou)電(dian)(dian)勢時(shi)會(hui)與基(ji)底(di)產生靜電(dian)(dian)勢，電(dian)(dian)應(ying)力最終將墨(mo)(mo)水拉向基(ji)底(di)，實(shi)現材料沉積。

　　墨(mo)水(shui)(shui)(shui)是電(dian)(dian)流體動力噴(pen)(pen)(pen)印(yin)的(de)(de)(de)(de)核心，作者(zhe)(zhe)在第二章詳述了(le)墨(mo)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)各方面(mian)(mian)(mian)性(xing)質對(dui)噴(pen)(pen)(pen)印(yin)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。首(shou)先，墨(mo)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力決(jue)定(ding)了(le)墨(mo)水(shui)(shui)(shui)在毛細管末(mo)端保持液面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)能力，從而決(jue)定(ding)了(le)開始噴(pen)(pen)(pen)印(yin)所(suo)需要的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)驅動力。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力較(jiao)低時(shi)，會(hui)導致較(jiao)長的(de)(de)(de)(de)夾斷(duan)時(shi)間，形(xing)成不穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)衛星液滴(di)，而表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力過高時(shi)，施加的(de)(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)力則無法(fa)破壞液面(mian)(mian)(mian)而實現(xian)噴(pen)(pen)(pen)射。因此，有研究(jiu)者(zhe)(zhe)在墨(mo)水(shui)(shui)(shui)中加入了(le)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)，用于改變表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力及(ji)流動模(mo)式。此外，對(dui)于膠體型墨(mo)水(shui)(shui)(shui)，膠體的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度也會(hui)影(ying)(ying)響(xiang)墨(mo)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力，并(bing)最終影(ying)(ying)響(xiang)噴(pen)(pen)(pen)印(yin)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)。之后，作者(zhe)(zhe)還基于現(xian)有的(de)(de)(de)(de)理論和(he)經驗(yan)基礎，闡述了(le)墨(mo)水(shui)(shui)(shui)電(dian)(dian)導率、弛豫時(shi)間、粘度和(he)墨(mo)水(shui)(shui)(shui)流量對(dui)噴(pen)(pen)(pen)印(yin)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)機制，并(bing)指(zhi)出了(le)開發(fa)優秀墨(mo)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)標準及(ji)思(si)路(lu)。

　　現階(jie)段，不同來源（商用、改造或自制）的(de)打(da)印系(xi)統(tong)具有截然不同的(de)硬件配(pei)置和參數(shu)(shu)，但每個小組通常只能基于(yu)自己的(de)設備進(jin)行研究，難以全面(mian)比較來自不同系(xi)統(tong)的(de)參數(shu)(shu)。因此在第三章中，作(zuo)者比較了(le)打(da)印系(xi)統(tong)不同的(de)參數(shu)(shu)對電流體動力噴(pen)射的(de)影響(xiang)。具體而(er)言，本章討論(lun)了(le)噴(pen)嘴的(de)直(zhi)徑、形狀(zhuang)和數(shu)(shu)量產生射流的(de)效果，以及施加電位(wei)、噴(pen)嘴-基底間距和操作(zuo)條件對噴(pen)印分辨率和穩(wen)定性的(de)影響(xiang)。

　　在第(di)四章，作(zuo)者關注了(le)電流體動力噴印(yin)中基(ji)底的(de)(de)作(zuo)用，并回顧了(le)基(ji)底改(gai)性的(de)(de)策略與機制(zhi)。通過(guo)(guo)化學、物理或(huo)電氣控制(zhi)，可以改(gai)變(bian)基(ji)底的(de)(de)表面能、粗(cu)糙度(du)、均勻性和電氣特性，從而影(ying)響射(she)流形態(tai)、潤濕過(guo)(guo)程、干燥過(guo)(guo)程以及材(cai)料(liao)的(de)(de)結晶和附(fu)著性能，最終獲(huo)得不同效果的(de)(de)材(cai)料(liao)沉積形貌。

　　在(zai)(zai)文末，作者對該領(ling)域(yu)的未(wei)來做出了展望。與(yu)光(guang)(guang)刻、蒸鍍(du)和濺鍍(du)等方法相比，電(dian)(dian)流體(ti)動力(li)噴(pen)印無需(xu)高成本(ben)的真(zhen)空、潔凈條(tiao)件，并能(neng)實現納米級精度的增(zeng)材制造，是(shi)值得(de)探索的研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)。在(zai)(zai)未(wei)來，電(dian)(dian)流體(ti)動力(li)打印有望與(yu)其他技(ji)術進行(xing)集成，例如原子(zi)力(li)顯微鏡、機器學習視覺監控等，在(zai)(zai)電(dian)(dian)子(zi)、光(guang)(guang)學、傳感器甚至生物工程領(ling)域(yu)獲(huo)得(de)更廣泛的應用。

　　電(dian)(dian)噴印屬(shu)于電(dian)(dian)液(ye)動力耦合技術(shu)領域中的(de)一個(ge)方向(xiang)，其原理的(de)實(shi)質(zhi)是(shi)將電(dian)(dian)能(neng)直接轉換成動能(neng)，利用(yong)電(dian)(dian)場誘導產生(sheng)流體(ti)運動。電(dian)(dian)噴印利用(yong)高壓脈沖電(dian)(dian)場將流體(ti)從噴嘴(zui)處“拉”出，得到微(wei)滴于收集板上。該系統的(de)激(ji)勵部(bu)分脈沖電(dian)(dian)壓由信(xin)號發生(sheng)器(qi)和高壓放(fang)(fang)大器(qi)組合生(sheng)成，通過設置信(xin)號發生(sheng)器(qi)輸出波形，將信(xin)號接入到高壓放(fang)(fang)大器(qi)，通過高壓放(fang)(fang)大器(qi)能(neng)夠(gou)生(sheng)成高壓信(xin)號。

　　Aigtek安泰電子ATA-7000系列高(gao)壓放(fang)大器最大輸出電壓20kVp-p（±10kVp），最大輸出功率100Wp，最大輸出電流(liu)40mAp，在電噴印技(ji)術(shu)研究中有著重要的應用(yong)，為更好的進行科研實驗(yan)提供了(le)條件(jian)。

　　ATA-7000系列高壓放大器

　　最(zui)大輸出(chu)電壓20kVp-p（±10kVp）

　　帶寬（-3dB）DC~100kHz

　　最大(da)輸(shu)出(chu)電流40mAp

　　驅動高壓型負載

西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率(lv)放大(da)器、前置微小(xiao)信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源(yuan)等電子測(ce)量儀器(qi)(qi)研發、生產和銷售的高科技企業，為用戶提供(gong)(gong)具(ju)有(you)競(jing)爭力的測(ce)試(shi)方案。Aigtek已經成(cheng)為在業界擁有(you)廣(guang)泛產品(pin)線，且具(ju)有(you)相當規模的儀器(qi)(qi)設備供(gong)(gong)應商，樣機都支(zhi)持免費(fei)試(shi)用。如想(xiang)了(le)解更(geng)多功率放(fang)大器(qi)(qi)等產品(pin)，請持續(xu)關注安(an)泰(tai)電子官網hkdyw.cn或撥打(da)029-88865020。