[发明专利]电纺直写喷印关断控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印辅助设备，尤其是涉及一种电纺直写喷印关断控制装置。

背景技术

电纺直写技术作为一种新型的喷墨打印方式，是利用纺丝射流的直线稳定阶段实现了线宽50nm～10μm纳米纤维或微米薄膜的有序制备，定位精度6～8μm，最高喷印速度可达4m/s，可在常温常压环境下将聚合物、金属颗粒溶液等多种溶液直接喷印到硬性或柔性基底上；与柔性电子材料具有良好的兼容性，并可与卷到卷制造工艺结合实现柔性电子和有机微纳器件的大面积、批量化、低成本制造。电纺直写技术可以较好地克服传统微电子制造技术投资大、环境污染严重、制造环境条件要求高求、与柔性基板、有机材料工艺兼容性差等缺点，具有巨大的应用潜力。并且电纺直纺在工作原理上不同于传统采用内压力(如压电、热气泡喷墨打印)，而是采用于外高压电场拉伸喷印溶液使之变形产生泰勒锥而出现射流喷射；喷印射流来源于纺丝泰勒锥锥尖，射流直径不受限于纺丝喷嘴的内径，可进一步减小喷印微纳结构线宽(传统喷墨打印最小线宽20μm)。因此，电纺直写喷印可采用大内径喷头进行微纳结构的喷印制备，突破了传统喷印技术中对溶液粘度的限制(传统喷墨打印喷印溶液粘度0.002～0.1Pas)，可实现高粘度溶液(粘度可达～15Pas)快速喷印。电纺直写喷印已经成为柔性电子产业喷印最具潜力的制造技术之一。

在电纺直写喷印过程中，主要在喷头与收集平台之间施加高压电场，使其拉伸黏弹性溶液发生变形，产生射流进行喷印。在高压电场作用下，溶液中电荷将朝泰勒锥锥尖运动并产生聚焦，射流从泰勒锥射出后将携带走溶液表面聚焦的电荷，带电射流在高压电场作用下将朝收集平台加速运动。当电纺直写停止时，高压电源关断后喷嘴处电荷不能马上降为零，泰勒锥和射流表面仍聚焦有大量残留电荷。受残余电荷排斥力黏弹性溶液流体惯性的共同影响，射流仍将继续保持喷射。但此高压电场已经关断，射流在残留电荷的作用下射流尾流将主要产生不均匀纳米纤维或卫星液滴为主，破坏了已经喷印的微纳米结构整体性，特别是在微纳系统精密集成加工方面的影响更为显著。

实现电纺直写喷印射流的准确快速关断，是实现其在集成微纳系统精确制备应用的关键之一。

目前，纺丝射流关断仍主要依靠射流的自然关断，关断时间长、控制效果差；对于纺丝射流快速关断的控制研究尚未见有文献报道。

本申请人在中国专利CN102019240A中提供一种电纺直写喷头。设带喷头空心套管、带螺纹调节塞、线圈、衔铁、回位弹簧、探针、排气管道；带喷头空心套管前端设有喷孔和注入孔，带螺纹调节塞设于带喷头空心套管后端，线圈套在带喷头空心套管外侧，衔铁设于带喷头空心套管内，探针与衔铁固连，探针前端位于带喷头空心套管前端的喷孔中，探针后端与回位弹簧一端固连，回位弹簧另一端与带螺纹调节塞内端固连，排气管道设于带螺纹调节塞上，排气管道内端与带喷头空心套管内腔相通，排气管道外端与外界相通。

本申请人在中国专利CN102162175A中提供一种激光引导电纺直写装置。设有控制器、高压继电器、静电高压电源、空心喷头、准直聚焦透镜组、光纤、密封调节件、激光器、供液泵、供液管、收集板和运动平台。控制器接高压继电器，高压继电器各端分别接静电高压电源、收集板及设于空心喷头前端的导体喷嘴，密封调节件与空心喷头后端密封连接，光纤穿过密封调节件中心且与密封调节件固连，准直聚焦透镜组设于光纤前端，光纤后端露出空心喷头且与激光器连接，供液泵通过供液管与空心喷头连通，收集板固于运动平台上且面对空心喷头。激光约束了纺丝射流的无序运动并引导纺丝射流沉积于收集板激光斑点处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现电纺直写喷印射流的快速准确关断的电纺直写喷印关断控制装置。

本发明设有喷头、导电继电器、供电高压继电器、直流高压电源、接地高压继电器、接地继电器、延时继电器、收集平台、加热丝、机械关断阀片、加热直流电源、机械关断阀片转盘、温控继电器、限流电阻、机械关断阀启动限位、机械关断阀关断限位、支架、三端直流电源组、电机、保护电阻、电控单刀三掷开关和控制器；