[发明专利]一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

说明书

本发明涉及一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，属于液滴喷头装置。聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，所述磁场线圈安装在支架上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。优点是结构新颖，通过交变磁场控制磁性粉末的摆动，实现喷射液体材料进行纳米级运动，非接触式聚焦超声提供微滴动力提高喷射速度，极大提高了微滴喷射精度；喷射的液滴直径小于喷头直径，可用于电化学电解液、细胞悬浮液、低粘度光敏树脂等一切低粘度液滴材料的喷射。

技术领域

本发明涉及一种液滴喷头装置，具体涉及到一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置。

背景技术

微滴喷射技术是通过外力作用使得液体以微滴的形式从喷嘴中射出的技术，喷射的液滴体积十分精准，一般可达纳升至微升量级，甚至可达皮升量级，该技术具有分辨率高、结构简单、适用材料范围广等特点，应用范围广实用性强具有广阔的应用前景。

微滴喷射的技术关键取决于微滴喷头，目前典型的微滴喷射技术原理有气动式、机械式、热泡式、压电式等：

1）气动式微滴喷头通过控制喷头内的压缩气体，给料管或针管的液体材料一个压力作用实现定量喷射。该喷头适用于广泛的液体材料，喷射液滴的直径取决于压缩气体对液体材料作用压力大小和作用时间长短。但喷射过程中压缩气体体积增大导致压强减小，气体存在的滞后性和可压缩性会导致液体材料在喷嘴的喷射滞后，响应速度变慢，一致性也发生变化，同时难以保证较高的精度；

2）机械式微滴喷头通过机械运动（活塞等运动）将喷头里的液体材料挤出并喷射至基板上，液滴大小和挤出速度受到喷口直径和机械运动的影响，适用于高粘度液体的喷射，但由于喷头腔体中有运动部件，喷头内部存在机械磨损和冲击，液体材料可能发生性质变化；

3）热气泡式微滴喷头通过喷头局部加热产生热气泡，气泡压力作用液滴喷出，该方法受材料限制较大，喷射材料在加热过程中对化学或物理性质的有一定影响，从而影响喷射精度；

4）压电式微滴喷头通过电压脉冲使压电晶体产生位移或机械振动，导致喷头针管内部压力改变，产生的压力使得液体材料克服其表面张力并喷出，但压电晶体振动幅度为微米级，无法实现纳米级液滴喷射，且喷射液滴频率无法大范围变化。

目前的微滴喷头均无法实现稳定纳米级微滴喷射，且存在喷射过程中形成的液滴直径均大于喷嘴直径，无法喷射小于等于喷嘴直径的液滴等缺点。

发明内容

本发明提供一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，以解决当前液滴喷射精度较低、及当前喷头喷射液滴均存在的液滴直径大于喷头直径的问题。

本发明采取的技术方案是：聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，所述磁场线圈安装在支架上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。

所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：

（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:1-1:3进行混合，所述磁性粉末为直径50-200nm的钴；

（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：0.1~1.5加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在150-200W功率下进行超声分散6-10min，使用机械搅拌器在1200-1500r/min转速搅拌10-30min，加入有机硅树脂质量10%-20%的硅氧烷并继续搅拌5-10min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；