【摘要】：微滴噴射成形技術(shù)是指通過外部條件控制產(chǎn)生單一液滴,液滴滴落在基板上形成薄膜或者三維結(jié)構(gòu)的過程。由于微滴噴射的特點,該技術(shù)在未來人造組織器官等醫(yī)用領(lǐng)域和柔性電子器件制造工業(yè)領(lǐng)域?qū)玫礁鼮閺V泛的應用。噴射技術(shù)中生成的液滴是否單一穩(wěn)定是高精度的保證,生成的合格液滴滴落鋪展過程又涉及到噴頭的噴射頻率和移動速度以及打印質(zhì)量,因此本文以微滴噴射技術(shù)中最為普遍的壓電式按需噴射為基礎(chǔ),將噴射成形技術(shù)分為液滴形成和液滴滴落沉積鋪展兩個過程。本文主要做了以下工作:(1)闡述了微液滴噴射過程的理論基礎(chǔ),分析了其流變特性對液滴成形的影響。運用仿真軟件模擬分析了微液滴形成的整個過程。對按需噴射噴頭進行了數(shù)學建模,通過模型理論分析得到影響噴頭噴嘴處流量的因素:噴嘴長度、噴嘴口徑、驅(qū)動因素。(2)搭建了實驗平臺。首先介紹了整個平臺系統(tǒng)的構(gòu)成,然后詳細介紹了各個部分的組成以及配件的選擇。(3)液滴生成過程的研究主要通過搭建的實驗平臺,以實驗分析對比的方法進行。當噴嘴結(jié)構(gòu)一致時,電壓驅(qū)動情況為影響液滴成形的主要因素,將有粘度的海藻酸鈉溶液與蒸餾水(低粘度)進行對比分析,分析脈沖幅值和脈沖寬度對液滴成形的影響。通過大量實驗繪制了低中高三種粘度下脈沖幅值和脈沖寬度的相位圖,證明了壓力波傳導理論,為今后不同溶液電壓幅值和脈沖寬度上的選型提供了參考基礎(chǔ),并分析了實驗中產(chǎn)生的一些噴射缺陷的成因。(4)對粘性微液滴沉積鋪展過程進行了數(shù)學建模、仿真和實驗。首先對微液滴滴落沉積過程進行數(shù)學模型構(gòu)建,該模型中影響鋪展效果的最主要參數(shù)為:滴落速度和接觸角;然后對整個鋪展過程利用fluent軟件進行數(shù)值模擬,仿真結(jié)果和理論值小于10%。通過仿真模型還分析了卷入氣泡與產(chǎn)生濺射的原因。最后在搭建的實驗平臺上以海藻酸鈉溶液進行液滴鋪展實驗,驗證了前面理論和仿真模型。該研究成果對微液滴沉積加工中液滴滴落速度和接觸角的選擇提供理論依據(jù)。本文通過實驗分析和模擬仿真的方法分別對液滴成形和液滴沉積兩個階段進行了研究,在微液滴流動、分離等研究領(lǐng)域提供了理論指導和研究方法,為微滴噴射成形技術(shù)更深一步的應用提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1 微滴噴射自由成形有很多的分類方法，根據(jù)噴頭處產(chǎn)生的液滴是否射和按需噴射兩種類型。要基于射流不穩(wěn)定理論，1878 年 Rayleigh 基于流斷裂理論，連續(xù)噴射情況下，射流非常纖細，在外成一截一截，，然后由于表面張力的作用力影響下

圖 1.1 微滴噴射自由成形噴射技術(shù)有很多的分類方法，根據(jù)噴頭處產(chǎn)生的液滴是否為單一液滴，將連續(xù)性噴射和按需噴射兩種類型。性噴射主要基于射流不穩(wěn)定理論，1878 年 Rayleigh 基于流體動力學理論性射流的斷裂理論，連續(xù)噴射情況下，射流非常纖細，在外界微小有規(guī)律會先斷裂成一截一截，然后由于表面張力的作用力影響下，在收縮斷裂形 1.2，連續(xù)性噴射在噴嘴腔體內(nèi)施加的是恒定的壓力，在恒定壓力作用下小孔射出并在擾動下斷裂形成液滴[7]。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH16

【參考文獻】

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本文編號：2589897