[发明专利]一种双鞘气气溶胶喷印方法及喷印头

说明书

本发明公开了一种双鞘气气溶胶喷印方法及涉及的喷印头，方法包括以下步骤：步骤一，将液滴雾化形成雾滴；步骤二，对雾滴进行分选得到大小一致的小粒径雾滴；步骤三，利用文丘里管将小颗粒雾滴吸入并与载气混合形成气溶胶；步骤四，向气溶胶周围通入聚焦鞘气，使气溶胶收缩形成致密气溶胶束；步骤五，在喷嘴向致密气溶胶束周围通入保护鞘气，抑制致密气溶胶束离开喷嘴后的发散，为适应上述方法，喷印头气溶胶供应通道周围设有多个鞘气通道，本发明在气溶胶喷射印刷时先对其进行分选聚焦并在气溶胶喷出时对其进行保护，提高了气溶胶的密度稳定性，同时还可有效避免气溶胶射出后扩散，提高了气溶胶喷射印刷的精细度，进而避免过喷现象的发生。

技术领域

本发明涉及电子印刷领域，尤其涉及一种实现喷印高精度微图案或微结构的双鞘气气溶胶喷印方法及喷印头。

背景技术

传统的印刷电子技术有凹版印刷、丝网印刷、喷墨打印、光刻及激光刻蚀等，然而，传统印刷电子技术存在的一些弊端极大地限制了印刷电子技术的进一步发展。比如，图形定位精度低及分辨率低（＞20μm），制作过程复杂且有毒，制造的成本较高，材料的利用率低等，为克服上述问题，气溶胶喷印技术应运而生。气溶胶喷印技术是一种非接触、直写式的数字增材制造技术，其印刷分辨率可达10μm级别，从一定程度上解决了印刷电子技术图形精度低及分辨率低的问题。

气溶胶是指任何物质的固体或液体微粒分散并悬浮于气体介质中形成的具有特定运动规律的分散体系。其中被悬浮的微粒物称为分散相，大小为0.001～100μm，承载微粒物的气体称为分散介质。气溶胶喷射打印技术是一种将功能性材料油墨先雾化成小液滴，再通过聚焦喷头喷射打印在衬底上，从而实现微型化数字增材制造的新方法。该方法被广泛应用于电子印刷领域，例如喷印金属电极，电导线和太阳能电池薄膜等。

气溶胶喷印技术主要优势在于：印刷分辨率高；印刷精度高；适用的墨水材料范围广，从有机半导体材料和碳纳米材料到功能陶瓷和复合材料等均可；可以在1.5 mm范围内工作(设备喷嘴出口与衬底表面之间的距离)，以此保证气溶胶喷印技术能够用于印刷复杂精细的结构。但现有气溶胶喷印技术仍存在部分问题尚待解决，如过喷现象（超出理想喷印区域的液滴沉积）；气溶胶密度不稳定；传统气溶胶喷印采用超声波或气动雾化，气动雾化需要大流量的载气故采用虚拟冲击器作为雾滴及载气过滤装置，主要作用是去除多余的雾滴及多余载气，而超声波雾化由载气直接将雾滴输送至喷印头，均不易得到均一的雾滴导致气溶胶密度不稳定影响最终的喷印稳定性；传统气溶喷印装置采用单鞘气层结构，因该技术常常应用于高精度场合，故喷嘴出口直径小在1mm以下甚至达到0.1mm以下，若喷嘴出口速度过大将导致出口压力急剧减小，在喷嘴出口处形成较大回流，最终导致喷嘴堵塞甚至损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可提供密度稳定的气溶胶且不易导致喷嘴堵塞的气溶胶喷射印刷方法及配套应用的喷印头。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种双鞘气气溶胶喷印方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，将液滴雾化形成雾滴；

步骤二，对雾滴进行分选得到大小一致的小粒径雾滴；

步骤三，利用文丘里管将小颗粒雾滴吸入并与载气混合形成气溶胶；

步骤四，向气溶胶周围通入聚焦鞘气，使气溶胶收缩形成致密气溶胶束；

步骤五，在喷嘴向致密气溶胶束周围通入保护鞘气，抑制致密气溶胶束离开喷嘴后的发散。

较佳的，所述步骤一中采用声表面波实现液滴雾化。

较佳的，所述步骤一中采用阵列围绕在液滴周围的叉指金属电极对液滴进行雾化。

较佳的，所述步骤二中，利用雾滴的重力，对不同大小的雾滴进行分选，高度较低的大粒径雾滴将沉降回收，小粒径雾滴高于用于分选雾滴的隔板而飘入安装有文丘里管的空间。