[发明专利]一种用于多种材料独立可控打印的电流体喷头及打印系统

说明书

本发明公开了一种用于多种材料独立可控打印的电流体喷头及打印系统，属于电流体喷头领域，包括：喷头座，内部沿轴向开设有多个通孔，每个通孔内均设有一个墨盒和导电片；针头座内设有与墨盒数量和位置一一对应的针头，墨盒下端插入对应的针头中；各导电片上部延伸出通孔外连接电压控制器，各导电片下部连接对应的针头；辊轮用于支撑打印基板的支撑且控制打印基板的移动速度；电压源连接电压控制器，向电压控制器输入电压；电压控制器用于调节和控制输出至各导电片电压；接地电极接触打印基板，且连接电压源。本发明的各喷嘴独立可控，可实现导体、半导体、绝缘体、喷墨等多种类型材料按照不同材料或不同比例混合直接打印功能器件或实现彩色打印。

技术领域

本发明属于电流体喷头领域，更具体地，涉及一种用于多种材料独立可控打印的电流体喷头及打印系统。

背景技术

喷印技术直接将功能材料沉积到基板上形成图案，它是一种增材制造方法。喷墨打印设备由于具有节省材料、环境友好、操作简单等优点，近年来得到广泛应用。从喷墨方式上看，以热泡式或压电式等“推”模式为代表的传统喷印技术已得到广泛的研究且已应用于纺织，喷绘，彩色打印等多领域；与传统喷印采用“推”方式不同,电流体动力喷印运用电流体动力学原理，采用电场驱动以“拉”方式从液锥顶端产生极细的射流,通过改变流速、电压等参数以及液体性质和喷嘴结构，可形成具有不同射流形状和破碎机理的电流体喷印模式，如电纺丝、电喷印和电喷涂。传统喷印技术打印材料受限，所适用的材料墨水粘度较低(通常小于30cp)，目前打印图形的分辨率不高，一般不超过20微米，且喷印时液滴尺寸受限于喷嘴直径。与传统的喷墨打印技术相比，电流体动力喷印能够产生更细小的液滴与液丝，直径可以达到纳米级别，具有更高的打印分辨率且喷印分辨率不受喷嘴直径的直接影响，且打印材料种类更广包括导体、半导体及绝缘体，非常适合于复杂和高精度图案化，在柔性电子制造中具有广泛的应用前景,如电喷涂、电纺丝、电喷印可分别用于制备柔性电子的薄膜层、器件互联、电极。

现有的打印技术(包括传统喷墨打印和电流体动力喷印)大多局限于单材料打印，尤其是还难以实现三维异质结构器件直接打印。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于多种材料独立可控打印的电流体喷头，其目的在于利用电流体动力喷印原理结合多喷嘴技术实现每个喷嘴独立可控，进而实现多种材料的混合打印直接制备三维异质器件或实现彩色图案打印。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于多种材料独立可控打印的电流体喷头，包括：喷头座、墨盒、导电片、针头座、针头、打印基板、辊轮、接地电极、电压源、电压控制器；

喷头座为圆柱体，其内部沿轴向开设有多个通孔，每个通孔内均设有一个墨盒，每个墨盒与对应的通孔之间均设有导电片；每个墨盒独立盛放一种用于打印的材料的电流体；

针头座内设有与墨盒数量和位置一一对应的针头，针头座固定在喷头座下端，墨盒下端插入对应的针头中；

各导电片上部延伸出通孔外，进而连接分别控制各个针头电压的电压控制器，各导电片下部连接对应的针头；

打印基板位于针头下方，打印基板两侧设有辊轮，通过辊轮支撑和控制打印基板的移动速度；打印基板用于承载待打印的图案或三维构件的载体；

接地电极接触打印基板，且连接电压源；

电压源连接电压控制器，向电压控制器输入电压；

电压控制器用于在电流体从针头流出时，独立调节和控制输出至各导电片的电压，从而独立改变各针头与接地电极之间的电压差，进而使各针头流出的电流体形成射流，并独立改变各个射流的速度和直径，从而实现多种材料的独立可控打印。