[发明专利]一种基于PVC热收缩法制备纳米尺度电射流喷针的方法

说明书

本发明涉及纳米尺度电射流喷针制备，特别是涉及一种基于PVC热收缩法制备纳米尺度电射流喷针的方法。本发明采用PVC热收缩特性制作电射流喷针纳米沟道结构，制造后的纳米沟道宽度可达280纳米。整个纳米尺度电射流喷针制造共包含三个步骤。即：纳米尺度电射流喷针结构雕刻；纳米尺度电射流喷针基底制造；纳米尺度电射流喷针基底键合。

技术领域

本发明涉及纳米尺度电射流喷针制备，特别是涉及一种利用PVC(聚氯乙烯)热收缩法制备纳米尺度电射流喷针工艺。

背景技术

电射流打印具有打印分辨率高、特征尺寸可达纳米级、对打印墨水适应性强等优点，因此该技术一经提出，就获得了各领域学者广泛关注。目前，电射流打印已经能够打印出特征尺寸小于100nm的金属和聚合物结构。电射流打印是基于电液流体效应，即电射流喷针内的流体在机械力、电场力等力的作用下，形成半圆形的液面(弯液面)。当电场力突破液体表面张力时，在弯液面处会形成精细射流(电射流)。该射流直径比电射流喷针内径小10至100倍，射流直径可达到纳米级别。因此电射流打印可用于纳米分辨率结构打印。

实验表明，采用100微米内径喷针可打印出特征尺寸约60微米的结构；利用38微米内径喷针可打印出特征尺寸约10微米的结构；采用10微米内径喷针能够打印出特征尺寸约7微米的结构。可见，电射流喷针内径是决定电射流打印分辨率的重要因素，实现纳米级分辨率依赖于纳米尺度电射流喷针制造技术。然而目前纳米尺度电射流喷针制造通常采用电子束、质子数或离子束等高能电子束进行加工，加工效率低、制造成本极为高昂。为了降低生产成本，虽然研究学者已经开发出了低成本纳米尺度电射流喷针制造工艺，如侧墙工艺、牺牲层技术和硅各项异性刻蚀技术等，但是这些方法工艺步骤繁多、生产周期长、纳米沟道制造精度低，不适合批量纳米尺度电射流喷针制造。另外，纳米尺度电射流喷针内径仅为纳米尺度，使用过程中容易堵塞，实验过程中损耗大。因此，需要开发一种低成本、高精度、可控的纳米尺度喷针制造方法，解决纳米尺度电射流喷针制造高成本、工艺繁琐问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对以往纳米尺度电射流喷针制造技术高成本、复杂工艺、不可控等问题，提出一种利用PVC热收缩法制备纳米尺度电射流喷针的新方法。

本发明提供的一种利用PVC热收缩和PVC热压，制作纳米尺度电射流喷针的方法，该方法包括以下步骤：

(1)利用划痕设备，在PVC热缩片基底上雕刻出墨水引流沟道、微米沟道和储液池。

(2)将雕刻后的PVC热缩片基底放置于热压机上，加热并热压后，形成纳米尺度电射流喷针基底。

(3)将PVC纳米尺度电射流喷针基底和PVC盖板对准并热压键合，形成纳米尺度电射流喷针。

本发明与现有纳米尺度电射流喷针制作方法相比，其优势在于制造工艺简单，生产成本低，生产效率高，不依赖于需昂贵设备。

附图说明

图1是纳米尺度电射流喷针制作流程示意图。

图中：1PVC热缩片基底；2电射流喷针储液池；3电射流喷针墨水引流沟道；4电射流喷针微米沟道；5热缩后的PVC纳米尺度电射流喷针基底；6纳米尺度电射流喷针盖板。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明专利的具体实施方式。

1.纳米尺度电射流喷针结构雕刻

(1)利用雕刻机将PVC热缩片裁剪成5×8厘米的PVC热缩片基底1(轮廓形状如图1a所示)。采用酒精-水混合溶液对PVC热缩片基底进行超声清洗并用氮气吹干。其中酒精浓度为10％(用浓度酒精进行清洗可防止PVC热缩片溶胀和变形)，超声功率为50瓦，超声时长为10分钟。