實驗名稱：基于EHD電噴的柔(rou)性壓力傳(chuan)感器制備技術(shu)研究

　　研究方向：EHD電噴技(ji)(ji)術是近(jin)年(nian)來出現的(de)(de)一(yi)種(zhong)微納尺度的(de)(de)新型3D打(da)印技(ji)(ji)術，因其打(da)印精度高、設備操作(zuo)簡(jian)單(dan)、材料(liao)來源廣(guang)(guang)泛(fan)以及成本(ben)低等(deng)(deng)特點受到廣(guang)(guang)泛(fan)關注，在柔性電子、生物醫療和可穿戴設備等(deng)(deng)領域具有廣(guang)(guang)泛(fan)的(de)(de)應用前景。

　　實驗目的：搭建一(yi)套高分辨率電(dian)噴(pen)印(yin)三(san)維工(gong)作(zuo)實(shi)驗平臺(tai)，首先在載玻片上進行實(shi)驗驗證理論與數值模擬的正確性，然后在PET膜上實(shi)驗研究不同工(gong)藝參(can)數（電(dian)壓、氣壓、噴(pen)印(yin)速度）對噴(pen)印(yin)納米銀導電(dian)墨水成型(xing)性能的影(ying)響規律。

　　測試設備：高壓放大(da)器、任意波形信(xin)號發生器、高精度智能電壓表、開關(guan)電源(yuan)等。

　　圖(tu)：EHD電噴實驗平臺系統(tong)框圖(tu)

　　實驗過程：

　　圖：EHD電噴實(shi)驗平臺結構示意圖

　　搭建(jian)(jian)三(san)維運動控制系(xi)統，使(shi)用(yong)高壓放大器、任(ren)意波形(xing)信(xin)號發(fa)生器、高精度智能電(dian)壓表、開關(guan)電(dian)源(yuan)等搭建(jian)(jian)電(dian)壓控制系(xi)統，使(shi)用(yong)噴嘴和儲料筒搭建(jian)(jian)供(gong)液系(xi)統，使(shi)用(yong)隔膜真空泵(beng)、氣(qi)壓控制器、氣(qi)管(guan)和點(dian)膠(jiao)適配管(guan)搭建(jian)(jian)氣(qi)動系(xi)統，最后(hou)使(shi)用(yong)USB電(dian)子顯微鏡和光學顯微鏡搭建(jian)(jian)圖像采集系(xi)統。

　　實驗步驟如下：

　　（1）將(jiang)點膠(jiao)針(zhen)頭(tou)安裝(zhuang)在(zai)膠(jiao)筒上，然后使(shi)用(yong)注射(she)器將(jiang)納米銀導電墨水注射(she)于膠(jiao)筒中。

　　（2）通過上位機控(kong)制(zhi)界(jie)面調節三維(wei)運動平臺Z軸高(gao)度，使導電噴嘴與接收基板(ban)之間的(de)距(ju)離為(wei)0.5mm。

　　（3）連接氣管(guan)與點膠適配管(guan)，打開隔膜真空(kong)泵(beng)和氣壓(ya)調節器，調節氣壓(ya)至所需(xu)第4章EHD電(dian)噴(pen)實驗(yan)平臺搭建與測試36氣壓(ya)，等待氣壓(ya)穩定。

　　（4）將電壓控制(zhi)系統的電壓輸出(chu)端與點膠(jiao)噴(pen)嘴(zui)(zui)相(xiang)連，確保線(xian)路連接可靠，打(da)印(yin)平(ping)臺接地良好，點膠(jiao)噴(pen)嘴(zui)(zui)遠離(li)金屬(shu)器(qi)材，保證(zheng)不(bu)受外界環境(jing)干擾。

　　（5）將(jiang)USB電子顯微鏡與上位機連接，調整顯微鏡距離保證能清晰觀(guan)察(cha)噴嘴處畫面。

　　（6）打(da)開電壓控制系統儀表箱(xiang)的(de)品字(zi)電源開關，然后依次打(da)開面(mian)板(ban)上的(de)開關按鈕(niu)、任意波(bo)形(xing)(xing)信號發(fa)生器(qi)開關與旋鈕(niu)開關，設置任意波(bo)形(xing)(xing)信號發(fa)生器(qi)的(de)輸出波(bo)形(xing)(xing)并輸出。

　　（7）將沉積(ji)(ji)有(you)納米銀(yin)墨水的接(jie)收基(ji)板(ban)放在干燥箱中140℃下加熱30min，觀察沉積(ji)(ji)狀態。

　　設置如下(xia)的實(shi)驗工藝參數：導電噴(pen)嘴與(yu)(yu)PET距離(li)0.5mm，交流(liu)脈沖電壓(ya)(ya)的幅值為1300V、頻率為500Hz、占空比為50%，施(shi)加的氣壓(ya)(ya)為8mmHg。圖3所(suo)示為在噴(pen)印速(su)度為4mm/s、8mm/s、12mm/s、16mm/s、20mm/s、24mm/s、28mm/s下(xia)打印導線的對比圖。下(xia)圖4所(suo)示為導線線寬(kuan)與(yu)(yu)噴(pen)印速(su)度關系的點線圖。

　　圖3：不(bu)同噴印(yin)速度打印(yin)導(dao)線對(dui)比圖

　　圖4：導(dao)線(xian)(xian)線(xian)(xian)寬與噴印速度關系的點線(xian)(xian)圖

　　實驗結果：

　　設計并搭(da)建(jian)了(le)高分辨率電(dian)(dian)噴(pen)印(yin)(yin)(yin)三(san)維工作實驗平臺，介紹了(le)各(ge)系統所需要的(de)(de)(de)實驗設備及(ji)接線(xian)(xian)方式。所搭(da)建(jian)的(de)(de)(de)實驗平臺具有較高的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)精度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.05mm，X、Y、Z軸的(de)(de)(de)有效行程分別(bie)為(wei)(wei)(wei)30cm、30cm、20cm。通過(guo)在載玻片(pian)上噴(pen)印(yin)(yin)(yin)納米(mi)(mi)銀(yin)(yin)導電(dian)(dian)墨(mo)水，研究了(le)直流(liu)電(dian)(dian)壓和氣(qi)(qi)壓對(dui)錐射流(liu)形態的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響，得(de)出(chu)了(le)與理論(lun)分析和仿(fang)真結果相同的(de)(de)(de)結論(lun)。通過(guo)在PET膜上電(dian)(dian)噴(pen)印(yin)(yin)(yin)納米(mi)(mi)銀(yin)(yin)導電(dian)(dian)墨(mo)水，研究了(le)噴(pen)印(yin)(yin)(yin)電(dian)(dian)壓、噴(pen)印(yin)(yin)(yin)氣(qi)(qi)壓以及(ji)噴(pen)印(yin)(yin)(yin)速度(du)(du)對(dui)打印(yin)(yin)(yin)圖形的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響和規律(lv)，最(zui)終得(de)出(chu)了(le)一組(zu)最(zui)佳工藝參數為(wei)(wei)(wei)交流(liu)脈沖電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)幅值(zhi)1300V、頻率500Hz、占空(kong)比50%，氣(qi)(qi)壓8mmHg，噴(pen)印(yin)(yin)(yin)速度(du)(du)24mm/s，在這(zhe)組(zu)工藝參數下噴(pen)印(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)納米(mi)(mi)銀(yin)(yin)導線(xian)(xian)線(xian)(xian)寬最(zui)小為(wei)(wei)(wei)100μm。

　　功率放大器推(tui)薦：ATA-7020

　　圖：ATA-7020高(gao)壓(ya)放(fang)大器指標參數

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