[发明专利]一种声泳复合流动聚焦微纳喷印方法及装置

说明书

本发明公开了一种声泳复合流动聚焦微纳喷印装置，该装置包括与供应喷印流体装置连通的内喷嘴及分布在内喷嘴外部的流动聚焦组件和声泳聚焦组件；内喷嘴设有出液口，出液口下方有承接喷印液滴的基板，应用上述装置的微纳喷印方法让喷印流体先后进行流动聚焦与声泳聚焦，流动聚焦可使喷印流体破碎形成微米级微滴，声泳聚焦进一步破碎液滴并使液滴破碎过程变得可控，得到纳米级微滴，本发明实现了可控的微米甚至纳米级别的微滴的制备，摆脱了现有电子喷印技术对材料本身电、化、磁特性的依赖，为高粘度印刷墨水的“无损”喷印提供了可能，进而实现高粘度喷印材料的高精度、高分辨率印刷，满足印刷电子器件的大面积、高精度的跨尺度制造要求。

技术领域

本发明涉及高精度电子喷印技术领域，尤其涉及一种声泳复合流动聚焦微纳喷印方法及装置。

背景技术

喷印高精度的微图案或微结构可广泛应用于电子产品生产领域，如柔性显示器、有机发光显示器件、电子纸、印刷电路板和柔性传感器等电子器件的生产与制造。电子喷印是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，具有柔性化、批量化、能耗低、浪费少等优势，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛的应用前景。

近年来，具有高载流子迁移率的新型二维纳米材料的出现，为印刷功能材料的革新带来希望。该材料为离子的运动提供了更多的通道，大幅提高了离子运动的速度，因此将被广泛应用于各种电子器件的制作，以石墨烯为例，石墨烯作为目前研究最系统全面的二维材料，目前已被广泛应用于柔性透明电子/光电子器件领域并展现出优异的性能。然而，现有的基于新型二维纳米材料电子器件的制备方法依然沿用传统的半导体加工技术，存在工艺复杂、材料浪费大等问题，因此可以考虑采用电子喷印技术对该材料进行加工。与传统器件生产工艺相比，电子喷印技术可直接将有机功能材料沉积到基板上形成图案，并达到微米甚至纳米级的分辨率，因此，未来电子喷印技术有可能成为该类材料器件的主流制造工艺之一。

然而，传统的喷印工艺只适用于低粘度材料的微米级打印，可实现纳米级精度的电流体喷印则囿于高电场的工作条件，要求所喷射材料必须具备特有的电磁特性，为适应更多材料应用且降低制造工艺复杂性，现有电子喷印技术有待进一步改进。

近年来，行业内有人提出基于声波的的声泳喷射技术，该技术是将声辐射力直接应用于微滴喷射，而不再依赖于材料的电、化、磁特性，且该方法尤其适用于一些粘度较高的喷印液体。将该技术应用在不具备电磁特性的材料时可以先将相应材料制成可印刷墨并实现高粘度有机溶液的喷印及精确沉积成形，满足印刷电子器件的大面积、高精度的跨尺度制造要求。但无法将液滴尺寸控制到纳米级别使得该技术在提高分辨率的道路上举步维艰，液滴尺寸难以缩小使得该技术无法实现精细图案的精准化控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种不依赖于材料的电、化、磁特性，可应用于纳米级精度流体喷印的一种声泳复合流动聚焦微纳喷印方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种声泳复合流动聚焦微纳喷印装置，其特征在于：包括与供应喷印流体装置连通的内喷嘴及分布在所述内喷嘴外部的流动聚焦组件和声泳聚焦组件；所述内喷嘴设有出液口，所述出液口下方有承接喷印液滴的基板；所述流动聚焦组件包括气腔及围绕在出液口周围的聚焦腔，所述气腔连接外部供应驱动流体装置与所述聚焦腔；所述声泳聚焦组件包括相互连通的声波发生器及谐振腔，所述谐振腔设在所述出液口下游。

较佳的，所述谐振腔下游还设有喷印液滴分选组件，所述喷印液滴分选组件包括与所述内喷嘴同轴分布的外喷嘴和分选液滴的体声波发生器。

较佳的，所述内喷嘴管外壁中段水平向外凸起拓展后向下弯曲形成气腔罩体；所述内喷嘴下方设有聚焦件，所述气腔罩体盖接在聚焦件上并与聚焦件之间形成所述气腔。

较佳的，所述出液口下方设有五轴运动平台，所述五轴运动平台上装载有承接喷印液滴的所述基板。