[实用新型]一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液滴喷头装置，具体涉及到一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置。

背景技术

微滴喷射技术是通过外力作用使得液体以微滴的形式从喷嘴中射出的技术，喷射的液滴体积十分精准，一般可达纳升至微升量级，甚至可达皮升量级，该技术具有分辨率高、结构简单、适用材料范围广等特点，应用范围广实用性强具有广阔的应用前景。

微滴喷射的技术关键取决于微滴喷头，目前典型的微滴喷射技术原理有气动式、机械式、热泡式、压电式等：

1）气动式微滴喷头通过控制喷头内的压缩气体，给料管或针管的液体材料一个压力作用实现定量喷射。该喷头适用于广泛的液体材料，喷射液滴的直径取决于压缩气体对液体材料作用压力大小和作用时间长短。但喷射过程中压缩气体体积增大导致压强减小，气体存在的滞后性和可压缩性会导致液体材料在喷嘴的喷射滞后，响应速度变慢，一致性也发生变化，同时难以保证较高的精度；

2）机械式微滴喷头通过机械运动（活塞等运动）将喷头里的液体材料挤出并喷射至基板上，液滴大小和挤出速度受到喷口直径和机械运动的影响，适用于高粘度液体的喷射，但由于喷头腔体中有运动部件，喷头内部存在机械磨损和冲击，液体材料可能发生性质变化；

3）热气泡式微滴喷头通过喷头局部加热产生热气泡，气泡压力作用液滴喷出，该方法受材料限制较大，喷射材料在加热过程中对化学或物理性质的有一定影响，从而影响喷射精度；

4）压电式微滴喷头通过电压脉冲使压电晶体产生位移或机械振动，导致喷头针管内部压力改变，产生的压力使得液体材料克服其表面张力并喷出，但压电晶体振动幅度为微米级，无法实现纳米级液滴喷射，且喷射液滴频率无法大范围变化。

目前的微滴喷头均无法实现稳定纳米级微滴喷射，且存在喷射过程中形成的液滴直径均大于喷嘴直径，无法喷射小于等于喷嘴直径的液滴等缺点。

发明内容

本实用新型提供一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，以解决当前液滴喷射精度较低、及当前喷头喷射液滴均存在的液滴直径大于喷头直径的问题。

本实用新型采取的技术方案是：聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，所述磁场线圈安装在支架上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。

所述的仿生纤毛的结构是：磁性粉末与有机硅树脂固定连接，有机硅树脂连接在聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内表面上，氧化石墨烯包覆在有机硅树脂表面，氧化石墨烯表面有官能团。

所述仿生纤毛高度为1-50um，直径为500-1000nm，每平方毫米面积上仿生纤毛阵列的数目为100-10000。

所述氧化石墨烯厚度为5-50nm。

本实用新型的优点是结构新颖，通过交变磁场控制磁性粉末的摆动，实现喷射液体材料进行纳米级运动，非接触式聚焦超声提供微滴动力提高喷射速度，极大提高了微滴喷射精度；交变磁场和聚焦超声频率易于改变，在一定范围内易于通过改变交变磁场频率和聚焦超声频率改变微滴喷射频率和喷射速率，实现高效率高精度液滴喷射；解决当前喷头喷射液滴直径大于喷头直径的问题，本实用新型喷头装置喷射的液滴直径小于喷头直径，提高打印精度；适用材料范围广，交变磁场和聚焦超声强度均较低，对材料性质基本无影响，可用于电化学电解液、细胞悬浮液、低粘度光敏树脂等一切低粘度液滴材料的喷射。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴的结构示意图；

图3是图2的I部放大图；

图4是本实用新型仿生纤毛模具的结构示意图；

图5是本实用新型仿生纤毛模具纤毛孔的结构示意图。

具体实施方式

聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1安装在支架2下部，所述磁场线圈3安装在支架2上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1上方，聚焦超声换能器4安装在支架2上、且位于磁场线圈3上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1主体101下方内壁上有仿生纤毛，主体101上方为储液腔；

所述的仿生纤毛的结构是：磁性粉末103与有机硅树脂105固定连接，有机硅树脂连接在聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体101内表面上，氧化石墨烯102包覆在有机硅树脂105表面，氧化石墨烯102表面有官能团104。

所述仿生纤毛高度为1-50um，直径为500-1000nm，每平方毫米面积上仿生纤毛阵列的数目为100-10000。

所述氧化石墨烯厚度为5-50nm。