[发明专利]一种利用溶胀技术制备纳米尺度电射流3D打印喷针的方法

说明书

本发明公开了一种利用溶胀技术制备纳米尺度电射流3D打印喷针的方法，解决了传统方法制备纳米尺度电射流喷针难以保证纳米喷针尺寸、质量及成本的技术问题，属于电射流3D打印机喷针制作的技术领域。方法包括以下步骤：(1)纳米尺度电射流3D打印喷针基板激光切割；(2)纳米尺度电射流3D打印喷针基板清洗；(3)纳米尺度电射流3D打印喷针基板图形化；(4)纳米尺度电射流3D打印喷针基板纳米尺度裂纹制备；(5)纳米尺度电射流3D打印喷针基板后处理；(6)纳米尺度电射流3D打印喷针封装。本发明的方法，能够有效更好的保护纳米喷针的结构完整，提高纳米喷针制造质量，制造工艺简单，便于操作，降低了生产制造成本。

技术领域

本发明涉及电射流3D打印机喷针制作的技术领域，尤其涉及一种利用溶胀技术制备纳米尺度电射流3D打印喷针的方法。

背景技术

电射流打印是基于电流体动力理论，利用液体在电场力、重力、表面张力等综合作用下，在喷针出口处形成远小于喷针内径的稳定精细射流，利用此射流在常温常压下直接于衬底上实现功能材料的图案化。由于电射流打印具有打印精度高、墨水适应性广、打印液滴可控性强、衬底要求低等优点，因此近年来在电子晶体管、忆阻器、微纳传感器、生物材料与结构等方面展现了其突出优势，已经被世界各国研究人员所关注。

在纳米尺度电射流3D打印平台构建过程中，纳米喷针制造质量和成本至关重要，它将直接影响打印出图案的尺寸、精度与成本。传统的喷针制造工艺十分复杂，并且喷针纳米通道极易堵塞，目前纳米喷针制造仍然是制约纳米尺度电射流3D打印平台构建的主要因素。

发明内容

本发明针对传统方法制备纳米尺度电射流喷针难以保证纳米喷针尺寸、质量及成本技术问题，提供一种利用PMMA溶胀-应力集中技术在聚甲基丙烯酸甲酯基板(简称PMMA基板，下同)来制备纳米尺度电射流3D打印喷针的全新方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用溶胀技术制备纳米尺度电射流3D打印喷针的方法，包括以下步骤：

(1)纳米尺度电射流3D打印喷针基板激光切割；

(2)纳米尺度电射流3D打印喷针基板清洗；

(3)纳米尺度电射流3D打印喷针基板图形化；

(4)纳米尺度电射流3D打印喷针基板纳米尺度裂纹制备；

(5)纳米尺度电射流3D打印喷针基板后处理；

(6)纳米尺度电射流3D打印喷针封装。

进一步地，步骤(1)的具体方法为：取PMMA塑料基板，在激光切割电流为2.5～3mA，切割速度为10～15mm/s条件下进行切割，形成纳米尺度电射流3D打印喷针基板。

进一步地，步骤(1)中的PMMA塑料基板切割前，在基板上均匀地覆盖一层保鲜膜。

进一步地，步骤(1)中的PMMA塑料基板切割后，对切割后的纳米尺度电射流3D打印喷针基板周边的毛刺进行清理。

进一步地，步骤(2)的具体方法为：对纳米尺度电射流3D打印喷针基板进行超声清洗，设定水浴温度为60～70℃，清洗时间为30～40分钟；取出纳米尺度电射流3D打印喷针基板，去离子清洗5分钟后，将纳米尺度电射流3D打印喷针基板用氮气吹干；将纳米尺度电射流3D打印喷针基板放入温度为65℃的烘箱中烘烤24小时。

进一步地，步骤(3)的具体方法为：制作带有溶胀诱导图形的硅模具，硅模具大小要大于纳米尺度电射流3D打印喷针基板尺寸，溶胀诱导图形高度为20微米；将带有溶胀诱导图形的硅模具与纳米尺度电射流3D打印喷针基板在显微镜下进行对准；在温度为110～115℃，压力为1～1.5MPa条件下，利用带有溶胀诱导图形的硅模具，对纳米尺度电射流3D打印喷针基板进行热压，热压时间为5～10分钟，热压后溶胀诱导图形深度为20微米。