[发明专利]三维超材料阵列的大规模喷墨打印方法

摘要

本发明公开了一种三维超材料阵列的大规模喷墨打印方法，通过设计M×N喷嘴阵列的通用喷头和特定拓扑结构的专用喷头，将图形信息直接由喷嘴阵列快速“印制”到衬底上，得以快速、方便地得到大规模纳米结构阵列。并且通过精确控制位移台移动，可控制纳米结构的尺寸、形貌特征，包括立体、倾斜、弯曲、螺旋、异质结构等。利用这种喷墨打印方法，可以制备多种复杂拓扑结构阵列。且适用于多种材料和衬底，广泛应用于不同器件的需求领域。

主权项

一种三维超材料阵列的大规模喷墨打印方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，配制适合喷墨打印的纳米油墨；步骤2，设计所需纳米结构阵列图形，设置打印参数，并将步骤1得到的纳米油墨灌装进对应墨盒中；步骤3，喷墨打印，注射泵产生气压，通过气管给每组墨盒和喷嘴供气；衬底接地，将经过表面处理的衬底放置在位移台上、正对喷头下方；接通电源，喷嘴产生墨滴，沉积在衬底上；同时位移台加热，设置温度低于所用纳米材料的熔点，连续打印得到相应拓扑结构的纳米结构阵列；步骤4，单个阵列单元打印结束后，移动位移台，喷嘴在衬底的其他位置继续打印；如此重复，最终得到大规模的纳米结构阵列；其中,所述喷嘴组成通用喷头和专用喷头，通用喷头中的M×N个喷嘴呈矩阵排列，1≤M，N≤100；专用喷头的喷嘴阵列形成所需的拓扑结构；使用通用喷头打印立体拓扑结构图形阵列时，通用喷头的每个喷嘴单独控制喷墨，衬底不移动，单个喷嘴重复在上一个墨点上打印得到单根立体纳米线；纳米线的直径等于墨点尺寸，软件程序设定对多个喷嘴加电压，工作的喷嘴阵列共同形成特定图形，打印得到所需的三维超材料阵列单元；使用专用喷头打印立体拓扑结构图形阵列时，直接打印得到与之匹配的三维超材料阵列图形单元；移动衬底，在衬底其他区域进行打印，得到另一个单元；操作多次，得到大面积周期性结构。