【摘要】：電流體噴印具有亞微米分辨率和大范圍的油墨粘度兼容性,近年來得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。然而,由于非平面基板對(duì)電場的影響以及絕緣基板的電荷累積和極化問題,導(dǎo)致電流體噴印在非平面和絕緣基板上的打印性能較差。本文提出了一種氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭,圍繞噴頭的電場、流場進(jìn)行了理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成了氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭的制造,實(shí)現(xiàn)了電流體噴印在絕緣/非平面基板上精確穩(wěn)定的打印,極大拓寬了電流體噴印的應(yīng)用范圍。本文主要工作包括:(1)提出了一種新型的靜電聚焦電流體噴頭結(jié)構(gòu)。建立了靜電聚焦電流體噴頭的電場模型,推導(dǎo)出了噴頭中電場電勢分布的理論公式,得到了噴頭各參數(shù)的初步設(shè)計(jì)范圍;在此基礎(chǔ)上,利用數(shù)值仿真模擬分析了噴頭設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)帶電液滴在噴頭電場中運(yùn)動(dòng)的影響,得到了靜電聚焦電流體噴頭的設(shè)計(jì)方法和依據(jù);最后利用電流體仿真驗(yàn)證了噴頭對(duì)于連續(xù)射流打印的可行性,并在實(shí)驗(yàn)上初步驗(yàn)證了噴頭設(shè)計(jì)方法的可靠性。(2)針對(duì)靜電聚焦電流體噴頭進(jìn)行近場紡絲的射流粘附問題,將氣流輔助的方法引入噴頭結(jié)構(gòu)中,建立了氣流輔助近場紡絲的模型,分析了電紡絲射流在氣流流場中的受力情況,并通過流場流速分布分析了帶電射流的穩(wěn)定性,得到了提高射流穩(wěn)定性的流場優(yōu)化條件。在此基礎(chǔ)上,利用CFD數(shù)值模擬仿真分析完成了輔助氣流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),為噴頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。(3)設(shè)計(jì)、制造了氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭。在靜電聚焦和氣流輔助結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,結(jié)合仿真模擬分析,設(shè)計(jì)了電極結(jié)構(gòu)和噴頭內(nèi)部整體流場結(jié)構(gòu),綜合分析了各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù),設(shè)計(jì)、制造出了氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭的整體結(jié)構(gòu)。并采用仿真模擬分析了噴頭內(nèi)部的整體氣流通道,保證了噴頭噴嘴尖端處氣流具有良好的均勻性和穩(wěn)定性。(4)通過實(shí)驗(yàn)的方式分析、驗(yàn)證了氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭在非平面/絕緣基板上的打印性能。針對(duì)電流體噴印中典型的打印模式(連續(xù)直寫、按需噴印、近場紡絲),采用實(shí)驗(yàn)分析了靜電聚焦和氣流輔助功能對(duì)打印性能的影響規(guī)律。在絕緣非平面基板上,采用氣流輔助靜電聚焦電流體噴頭實(shí)現(xiàn)了三種打印模式的精確穩(wěn)定打印。
【圖文】：

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 基板間的強(qiáng)電場，通過電場驅(qū)動(dòng)以“拉”的方式將溶液沉積電流體噴印過程中，施加在噴嘴和基板之間的強(qiáng)電場使噴應(yīng)電荷，從而受到電場力的作用。在電場力、表面張力及重泰勒錐，并由錐尖產(chǎn)生射流。強(qiáng)大的電場力使得電流體噴印  10000cp) 的溶液，并能產(chǎn)生比噴嘴尺寸小的多的射流。

圖 1-2 電流體噴印原理示意圖集基板為導(dǎo)電材質(zhì)，噴頭與收集基圖 1-3(a)所示，電場是從噴頭沿豎質(zhì)時(shí)，射流內(nèi)含有的大量電荷會(huì)作用下，絕緣基板會(huì)發(fā)生極化。電后續(xù)打印的液滴有排斥作用，這些在非平面基板上進(jìn)行打印時(shí)，，噴頭豎直高度的變化會(huì)導(dǎo)致噴頭尖端的關(guān)鍵因素。并且電場分布形式面的變化發(fā)生偏差，如圖 1-3(c)所完全無法進(jìn)行打印�；宓牟馁|(zhì)和應(yīng)用范圍。基板臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP334.83

【參考文獻(xiàn)】

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1 李滌塵;賀健康;田小永;劉亞雄;張安峰;連芩;靳忠民;盧秉恒;;增材制造:實(shí)現(xiàn)宏微結(jié)構(gòu)一體化制造[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年06期

2 尹周平;黃永安;布寧斌;王小梅;熊有倫;;柔性電子噴印制造:材料、工藝和設(shè)備[J];科學(xué)通報(bào);2010年25期

本文編號(hào)：2648590