[发明专利]一种螺旋微流道电流体喷头

说明书

本发明公开了一种螺旋微流道电流体喷头，属于电流体打印领域，包括：金属探针和第一外筒；金属探针包括针体、针尖和圆台；针体为圆柱体，针体的圆周面上设有第一外螺纹；针尖设于针体下端，第一外螺纹延伸至针尖上部；圆台设于针体上端且与针体同轴；第一外筒包括第一储液池和探针安装孔；第一储液池设有第一输液口；探针安装孔从上至下贯通第一储液池，以使第一外螺纹的一部分位于第一储液池内；探针安装孔位于第一储液池以下部分的内壁直径等于第一外螺纹大径，与第一外螺纹配合围成第一螺旋微流道；使用状态下，针尖位于探针安装孔下端外部。本发明通过在探针外表面设置螺纹与外筒内壁配合形成螺旋微流道，使得针尖尺度相比于传统针管的针尖可以做的更小从而提升打印精度。

技术领域

本发明属于电流体打印领域，更具体地，涉及一种用于电流体喷印头，其能够实现进给流量的精密控制，提高电流体喷印分辨率，实现多层同轴喷印的喷头组合。

背景技术

传统的喷墨打印技术主要采用压电式和热气泡式喷墨原理。压电式喷墨打印是通过压电晶体的收缩和膨胀变形，使墨水从喷孔喷出，热气泡式喷墨打印是通过电脉冲把小墨仓加热到一定程度，墨水中产生气泡把墨水挤压出来。液体具有表面张力，打印出的液滴都大于喷头出口直径。使得打印分辨率低，对液体的浓度、粘度都有要求。

电流体喷印技术是基于电流体动力学，在喷头处施加强电压，基板接地，在喷头和基板之间形成强电场。喷头内流体受到向下的重力和电场力作用，在喷嘴处形成泰勒锥，当流体受到的电场力大于液体表面张力和与喷头内壁粘着力时，液体会向下喷出，形成大缩颈比的射流。射流直径远小于喷头内径。可以实现微纳米高精度打印。电流喷印法制得的同轴纳米纤维包括纳米丝、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带与纳米电缆，由于其比表面积大、表面能和活性大，具有小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，进而在化学、物理性质方面表现出特异性，广泛应用于过滤、传感、催化、组织工程、防护服、先进光电子元件、微机电系统电感元件以及药物输送等技术领域但是目前电流体打印设备存在如下缺点：

一是传统喷头均为空心针管构造，其流道是管状，由于加工精度的限制，很难再将喷头内径做的更细，难以实现微量供墨。同时，由于针管流道的开口位于针尖的尖端，针尖的尺度受到针管管壁厚度以及内径的限制，针尖很难做的更小，造成打印精度受到限制。

二是当需要打印复合溶液时，需要用到同轴喷头，即多个针管同轴嵌套构成的喷头。用同轴喷头打印复合溶液时，“同轴度”和“内外针管的相对长度”这两个参数是实现复合溶液高分辨率打印的关键。但目前的同轴喷头，由于内针管一端悬空于外针管内部，而且在打印过程中由于溶液流动影响，导致内外针管的同轴度一直在动态变化，并且，内外针管的相对长度不可调，同样难以满足打印精度要求。

三是喷头使用完毕后，喷头处的溶液容易凝固，造成喷头堵塞，且因为针管的内孔尺寸一般都是微米级，一旦喷头堵塞，很难清洗干净，不得不更换喷头，造成资源的严重浪费，增加了生产成本。

发明内容

针对现有技术中针管式喷头打印精度难以满足要求、溶液易堵塞喷头的不足，本发明提供了一种螺旋微流道电流体喷头，其目的在于通过在探针外表面设置螺纹与外筒内壁配合形成螺旋微流道，将流道出口从针尖内部转移至针尖外部，从而消除传统针管构造对针尖尺寸的限制，使得针尖尺度相比于传统针管的针尖可以做的更小，同时利用探针与外筒的配合实现径向定位，保证同轴度，从而提升打印精度；并且由于螺旋微流道是由探针外表面螺纹与外筒内壁配合形成，易于拆卸和清洗，无需频繁更换探针，从而延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种螺旋微流道电流体喷头，其特征在于，包括：金属探针和第一外筒；

金属探针包括针体、针尖和圆台；针体为圆柱体，针体的圆周面上设有第一外螺纹；针尖设于针体下端，第一外螺纹延伸至针尖上部；圆台设于针体上端且与针体同轴；