[实用新型]基于热释电效应的电场驱动式微滴喷射装置

说明书

本实用新型公开了一种基于热释电效应的电场驱动式微滴喷射装置，包括喷射喷头、供料装置、电源、二维运动平台、Z向运动平台、工作平台、基板工作台及控制单元；喷射喷头固定于Z向运动平台上并与供料装置相通且与电源连接；运动平台均固定在工作平台上，基板工作台设置于二维运动平台上；所述喷射喷头包括储料筒、喷嘴、环形结构的热释电晶体环、加热环及壳体；该储料筒下方设置有喷嘴，该热释电晶体环安装在壳体上且位于喷嘴的正下方；加热环位于热释电晶体环的外周；壳体套固在所述储料筒外侧。本实用新型可避免直接施加外电场所需的高电压和复杂电路引起的诸多问题，还可解决由热释电晶体和喷射装置之间间隙大小对喷印过程稳定性影响的问题。

技术领域

本实用新型涉及增材制造和微滴喷射技术领域，尤其是涉及一种基于热释电效应的电场驱动式微滴喷射装置。

背景技术

微滴喷射装置可被应用于微机电系统制造技术、电子封装技术、显示器制造技术以及喷墨打印机技术等多个领域。目前，微滴喷射装置根据其喷射原理不同，通常可分为“推”式喷射和“拉”式喷射。“推”式喷射是通过驱动膜片等使喷射腔内的液体喷射而出，其结构相对简单。而“拉”式喷射是一种基于电场驱动的喷射方法，又称为电喷印，可达到纳米级的分辨率，但在电喷印技术中，电场通常由外加的电压进行驱动，因此需要配备高电压脉冲电源，同时打印基板连接电源作为其中的阳极（或阴极），结构复杂。同时，由于电极与喷射装置之间的间隙需要通过运动装置进行控制，其间隙大小的精确控制取决于运动装置，故其稳定性和复杂表面形貌喷射的应用受到较大限制。

CN201110164601.2公开的“一种电流体动力喷印同轴喷头及其应用”、CN201710528176.8公开的“一种电场驱动喷射沉积3D打印装置及其工作方法”、CN201710524040.X公开的“一种电场驱动熔融金属喷射沉积3D打印装置及其工作方法”、CN201710527914.7公开的“一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印装置及其工作方法”等等，均为电喷印技术的装置及方法。

针对传统电喷印技术需要施加电场所需的高电压和复杂电路引起的诸多问题，本案发明人开发了一种基于热释电效应产生强电场的纳米喷射技术，即CN201510380447.0公开的一种“基于热释电效应的纳米喷射-微纳复合喷射装置及其控制方法”。

热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，对于具有自发式极化的晶体，当晶体受热或冷却后，由于温度的变化（△T）而导致自发式极化强度变化（△Ps），从而在晶体某一定方向产生表面极化电荷，宏观上是温度的改变使在材料的两端出现电压或产生电流。

但是，现有利用热释电效应的喷射装置需要对喷嘴与热释电晶体之间的间隙进行控制，从而保证喷嘴与热释电晶体之间的电场强度信号的稳定性。因此，针对现有电场驱动式微滴喷射装置的不足，需要设计一种喷射装置，一方面可避免直接施加外电场所需的高电压和复杂电路引起的诸多问题，另一方面也可以解决由热释电晶体和喷射装置之间间隙大小对喷印过程稳定性影响的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于热释电效应的电场驱动式微滴喷射装置，其一方面可避免直接施加外电场所需的高电压和复杂电路引起的诸多问题，另一方面也可以解决由热释电晶体和喷射装置之间间隙大小对喷印过程稳定性影响的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：