印刷電子技術(shù)作為一種靈活快捷、環(huán)保節(jié)能的新興制造方法,已成為當(dāng)今材料、電子和制造行業(yè)共同關(guān)注的技術(shù)熱點。壓電噴墨打印頭是決定印刷電子技術(shù)打印精度和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵器件。本文應(yīng)用雙向流固耦合的數(shù)值分析方法對液滴噴射機(jī)制進(jìn)行了深入的探討,并優(yōu)化了壓電噴頭的固體結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動脈沖電壓參數(shù)。在此基礎(chǔ)之上,通過壓電噴墨打印實驗獲得液滴穩(wěn)定噴射的調(diào)節(jié)與控制技術(shù)。具體研究內(nèi)容如下:（1）管狀壓電噴墨打印頭噴射液滴仿真。構(gòu)建壓電材料沿徑向極化的機(jī)電耦合模型和瞬態(tài)分析的氣液兩相流模型,并進(jìn)行壓電噴墨打印的雙向流固耦合仿真分析。結(jié)合結(jié)構(gòu)變形和液滴噴射過程,分析壓電噴頭噴射液滴的四個階段。解析玻璃管徑向位移對電壓激勵的動態(tài)響應(yīng),粘性阻尼對玻璃管徑向位移有明顯的衰減作用。研究液體材料的粘度以及表面張力對液滴形成的影響,并提出相應(yīng)的解決方法。（2）壓電噴墨打印頭數(shù)值仿真優(yōu)化分析。為了實現(xiàn)壓電噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的小型化和提升其驅(qū)動液滴噴射的性能,對壓電噴頭的固體結(jié)構(gòu)、脈沖電壓、壓電材料等進(jìn)行了數(shù)值研究以及參數(shù)優(yōu)化。對玻璃管厚度和壓電管厚度進(jìn)行優(yōu)化以提高壓電噴頭的驅(qū)動靈敏度,改進(jìn)壓電噴頭的噴嘴長度。優(yōu)化電壓波形以獲得噴射形態(tài)... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 噴墨打印技術(shù)概述
        1.2.1 連續(xù)式噴墨打印技術(shù)
        1.2.2 按需式噴墨打印技術(shù)
    1.3 壓電噴墨打印頭的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 壓電噴墨打印頭的優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.3.2 壓電噴墨打印頭的控制研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
第二章 壓電噴墨打印頭工作原理分析
    2.1 壓電材料
        2.1.1 壓電效應(yīng)
        2.1.2 壓電材料的電極化處理
        2.1.3 壓電材料的本構(gòu)方程
    2.2 壓電噴墨打印頭的工作原理
        2.2.1 固體結(jié)構(gòu)
        2.2.2 工作原理
    2.3 壓力波傳導(dǎo)理論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 壓電噴墨打印頭噴射液滴仿真
    3.1 壓電噴墨打印頭的有限元仿真模型
        3.1.1 ANSYS Workbench軟件簡介
        3.1.2 固體結(jié)構(gòu)仿真模型
        3.1.3 氣液兩相流仿真模型
    3.2 壓電噴墨打印的雙向流固耦合仿真分析
        3.2.1 結(jié)構(gòu)變形及液滴噴射過程
        3.2.2 玻璃管徑向位移的動態(tài)響應(yīng)
    3.3 液體材料特性對液滴形成的影響
        3.3.1 液體粘度
        3.3.2 液體表面張力
    3.4 本章小結(jié)
第四章 壓電噴墨打印頭仿真優(yōu)化分析
    4.1 固體結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化分析
        4.1.1 玻璃管厚度對玻璃管徑向位移的影響
        4.1.2 壓電管厚度對玻璃管徑向位移的影響
        4.1.3 噴嘴長度的優(yōu)化
    4.2 脈沖激勵電壓波形優(yōu)化分析
        4.2.1 電壓波形
        4.2.2 電壓幅值
        4.2.3 上升沿時間
    4.3 壓電材料的選擇
    4.4 壓電管層數(shù)的確定
    4.5 本章小結(jié)
第五章 壓電噴墨打印實驗的系統(tǒng)集成與控制研究
    5.1 壓電噴墨打印實驗簡介
    5.2 實驗系統(tǒng)
        5.2.1 壓電驅(qū)動模塊
        5.2.2 液壓供應(yīng)模塊
        5.2.3 光學(xué)相機(jī)模塊
    5.3 液滴的形成過程
    5.4 實驗參數(shù)對噴墨打印效果的影響分析
        5.4.1 入口壓力
        5.4.2 電壓頻率
    5.5 新調(diào)制溶液的噴墨打印實驗
        5.5.1 新溶液的調(diào)制
        5.5.2 脈沖保壓時間的控制
        5.5.3 入口壓力的控制
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液滴噴射技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 高琛,黃孫祥,陳雷,劉磁輝,劉小楠,鮑駿.  無機(jī)材料學(xué)報. 2004(04)
[2]供墨系統(tǒng)中墨水粘度及負(fù)壓控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 吳昊.  機(jī)電工程. 2012(02)
[3]Pressure Wave and Fluid Velocity in a Bend-Mode Inkjet Nozzle with Double PZT Actuators[J]. Sungu Kim,Jaeyong Sung,Myeong Ho Lee.  Journal of Thermal Science. 2013(01)
[4]DOD式壓電噴墨打印系統(tǒng)液滴形成過程的數(shù)值模擬[J]. 蔡昊,董春法,張祥林.  包裝工程. 2014(15)
[5]壓電式噴頭的微滴噴射行為及其影響因素[J]. 薛光懷,賀永,傅建中,吳森洋.  光學(xué)精密工程. 2014(08)
[6]微納柔性制造與印刷電子材料[J]. 劉艷花,申溯,周小紅,方宗豹,浦東林,朱鵬飛,陳林森.  中國材料進(jìn)展. 2014(03)
[7]印刷電子技術(shù)在生物傳感器中的應(yīng)用[J]. 李祥高,吳憲,王世榮.  中國材料進(jìn)展. 2014(03)
[8]納米導(dǎo)電油墨最新技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 胡旭偉.  印刷技術(shù). 2014(11)
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博士論文
[1]壓電微噴機(jī)構(gòu)耦合特性及噴射性能研究[D]. 李鍇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]壓電噴墨印刷墨滴成形及特性研究[D]. 賈春江.華南理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]壓電噴墨打印頭驅(qū)動器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與波形設(shè)計[D]. 魏宏芳.大連理工大學(xué) 2017
[2]納米金屬顆粒導(dǎo)電墨水的制備及應(yīng)用研究[D]. 王明昂.浙江大學(xué) 2016
[3]壓電噴墨打印頭的模擬優(yōu)化與測試[D]. 范佃龍.大連理工大學(xué) 2015
[4]噴墨打印頭壓電驅(qū)動器的模擬及優(yōu)化[D]. 柳永麗.大連理工大學(xué) 2015
[5]DOD壓電式噴墨打印液滴形成和沉積過程的研究[D]. 蔡昊.華中科技大學(xué) 2015



本文編號：3709422