[发明专利]一种预印功能层诱导射流的电喷印方法

权利要求书

1.一种预印功能层诱导射流的电喷印方法，其特征在于，所用的电喷印装置包括喷印模块、视觉检测模块和吸附模块三个部分；其特征在于，所述喷印模块包括第一注射器(1)、活塞(111)、注射器外筒(112)、复位弹簧(113)、橡胶导管(114)、第一注射泵(2)、第二注射器(3)、第二注射泵(4)、上位机(6)、平台基板(8)、红外加热灯(11)、预印功能墨水(12)、功能墨水(13)、电压控制器(16)、第一喷头(17)、第一喷头夹具(18)、第二喷头(14)和第二喷头夹具(15)；所述第一注射器(1)和第二注射器(3)由相同规格的活塞(111)、注射器外筒(112)和复位弹簧(113)构成；所述第一注射器(1)和第二注射器(3)的活塞(111)分别紧固在第一注射泵(2)和第二注射泵(4)上；所述第一注射器(1)和第二注射器(3)通过橡胶导管(114)腔体连通；所述预印功能墨水(12)和功能墨水(13)在第一注射泵(2)、第二注射泵(4)的压力和复位弹簧(113)的作用下进入第一注射器(1)和第二注射器(3)；第一注射器(1)、第二注射器(3)的一端分别和第一喷头(17)、第二喷头(14)上端通过塑料导管连接；所述第一喷头夹具(18)、第二喷头夹具(15)前端导电并夹紧第一喷头(17)、第二喷头(14)，后端绝缘部分和上位机(6)连接，在空间上实现三维运动；所述的第一喷头(17)和第二喷头(14)由导电材料制成，头部加工第一喷孔(171)、第二喷孔(141)；所述的电压控制器(16)与交流电源连接，其输出端与第一喷头夹具(18)、第二喷头夹具(15)导电部分的右端相连；所述的红外加热灯(11)连接直流电源，由直流电源供电，灯身放置平台基板(8)的上方，使灯光照射整个喷印表面区域并加热喷印材料的上表面；所述上位机(6)分别控制第一喷头夹具(18)和第二喷头夹具(15)的运动轨迹和运动速度，使得第一喷头(17)和第二喷头(14)在空间按预期规划路线动作，喷印复杂微纳功能结构；

所述视觉检测模块包括工业相机(5)、衬底(9)和实时检测软件；所述工业相机(5)实时对衬底(9)上的喷印过程进行监控，将图像传送至上位机(6)，上位机(6)对图像进行处理，控制第一喷头夹具(18)、第二喷头夹具(15)动作，实现整个喷印过程的闭环连接；所述红外加热灯(11)不仅对喷印过程进行加热，同时也起到照明作用；

所述吸附模块包括平台(7)、平台基板(8)和吸附装置(10)；所述平台基板(8)固定在平台(7)上形成整体，通过吸附装置(10)固定于地面，相对空间位置始终不变；所述吸附装置(10)对衬底(9)进行精准固定。

2.采用权利要求1所述的装置进行预印功能层诱导射流的电喷印，其特征在于，步骤如下：

第一步，衬底固定与初始图像采集

首先，打开红外加热灯(11)和吸附装置(10)开关，同时将衬底(9)放置在平台基板(8)上合适的位置，紧接着上位机(6)将第一喷头(17)和第二喷头(14)初始位置调整到坐标原点，通过工业相机(5)对衬底(9)进行图像采集和已规划路线图像做对比分析，调节第一喷头(17)和第二喷头(14)的初始打印速度及初始位置高度；

第二步，稳定电喷射流的形成

选用两种功能墨水，通过第一注射泵(2)、第二注射泵(4)将预印功能墨水(12)和功能墨水(13)注入第一喷头(17)、第二喷头(14)，调节第一喷孔(171)和第二喷孔(141)与衬底的间距，调节电压控制器(16)输出的电压和频率，使用工业相机(5)观测射流状态，最终使喷孔处的功能墨水形成远小于第一喷孔(171)、第二喷孔(141)尺寸的稳定射流；

第三步，复合微纳功能结构的喷印制造

根据微纳功能结构的形状，编写运动控制程序，首先由上位机(6)控制第一喷头夹具(18)动作，在衬底(9)上预印复杂微纳功能层图案，同时喷印与地线连接的触头，改变衬底(9)电场力分布，在电场力作用下诱导射流尺寸、射流沉积位置，紧接着上位机(6)控制第二喷头夹具(15)动作，双喷头同时工作加快喷印速度，实现与预印复杂微纳功能层同形状的喷印制造，喷印过程通过工业相机(5)和实时监测软件监测，保证射流的稳定性；

第四步，热场辅助下微纳功能结构的固化成型

喷印过程中预印功能墨水(12)和功能墨水(13)的固化为红外加热灯(11)加热，复杂微纳功能结构图案打印的同时，射流下方正在打印的区域处在红外加热灯(11)的照射加热范围内，调节红外加热灯(11)的功率，使喷印在衬底(9)上的结构迅速固化成型，得到所需的复合微纳功能结构。