[发明专利]一种高黏度溶液电喷雾喷头装置

说明书

本发明属于喷墨打印相关技术领域，其公开了一种高黏度溶液电喷雾喷头装置，该喷头装置包括加热组件、壳体、进气塞、活塞、针头塞及针头，所述壳体设置在所述加热组件内，其相背的两端分别连接于所述进气塞及所述针头塞，该针头的一端设置在所述针头塞内，另一端凸出于所述针头塞；所述活塞活动地设置在所述壳体内；所述壳体包括圆筒状的基体及对称连接于所述基体的进气接头及进液接头，所述基体形成有第二收容腔，所述活塞活动地设置在所述第二收容腔内；所述进气接头、所述进液接头、所述进气塞、所述针头塞均与所述第二收容腔相连通，所述针头通过所述针头塞与所述第二收容腔相连通。本发明实现了电流体喷印技术和超临界流体技术的联合应用。

技术领域

本发明属于喷墨打印相关技术领域，更具体地，涉及一种高黏度溶液电喷雾喷头装置。

背景技术

电流体喷印作为一种新的喷印技术，利用喷嘴与基板间的电场将功能溶液从喷嘴内“拉出”以实现打印功能，通过喷嘴形成溶液的泰勒锥尖端，喷嘴发射极和接地极之间的高电动势会影响喷嘴出口气流的流动，同时带电溶液尖端表面的自由电荷产生的库仑力会与溶液的内聚力(主要是表面张力和粘性力)进行竞争，当库仑力克服溶液的内聚力就会产生液滴，如果溶液流速非常小，就会产生微小的纳米级粒子，形成电喷雾。由于电喷雾可打印的材料种类多、可实现的分辨率高、具有良好的油墨兼容性且加工效率高等优点，被广泛应用于微机电、生物医疗、柔性电子和飞行器智能蒙皮等领域。

目前已有的电喷雾喷头在针对黏度为1-50cps的低黏度溶液进行雾化打印时，具有不错的雾化效果且打印技术已逐步发展成熟，但是针对黏度为1-10000cps的高黏度溶液进行雾化打印时，还存在着许多的问题。一方面，传统的电喷雾喷头装置产生的液滴尺寸受限于喷嘴的直径，想要得到直径达到纳米级别、尺寸分布更均匀的液滴需要直径更小、精度更高的喷嘴，但是喷嘴的制造工艺复杂且容易损坏，同时由于高黏度溶液的粘性力大且含固量高而极易造成喷嘴的堵塞进而导致电喷雾失败；另一方面，较低的激发电压无法突破高黏度溶液表面张力的限制，导致高黏度溶液以射流的形式喷出，无法完成工艺要求，即便采用提高电压等方法来增强电场力，使库仑力与高黏度溶液的表面张力和粘性力进行竞争，从而突破瑞利极限产生稳定的泰勒锥进行雾化，但是雾化产生的液滴直径尺寸差别很大、单个液滴尺度无法达到纳米级别且参数难以调控而导致喷雾范围难以控制，大大降低了高黏度溶液电喷雾的工艺性能。

鉴于上述电喷雾工艺中存在的问题，一些新型的喷头装置被提出。如专利CN201910248403.0提出使用超声进行辅助，将喷嘴与压电元件相连接，当喷嘴产生堵塞时，压电元件振动在溶液中产生超声波，对喷嘴进行疏通；又如专利CN201611126421.4和CN202110769991.X都提出利用气流辅助进行电喷印，也可有效的解决了低黏度溶液堵塞喷头的问题，但是针对高黏度溶液仍然无法保证能够成功打印。

综上所述，目前存在的电喷雾喷头装置无法满足针对高黏度溶液成功喷雾出液滴直径达到纳米级别、尺寸分布均匀的工艺需求，因此本领域亟需提出一种兼具能够雾化高黏度溶液、产生的液滴直径达到纳米级别、尺寸分布均匀、操作要求低、制作工艺简单等需求的电喷雾喷头装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高黏度电喷雾喷头装置，所述喷头装置基于电流体喷印喷嘴的工作特性并结合超临界二氧化碳的性质，实现了电流体喷印技术和超临界流体技术的联合应用，解决了现有的喷头装置存在针对高黏度溶液电喷雾条件苛刻、液滴尺寸较大且不均匀以及溶液堵塞喷头等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高黏度电喷雾喷头装置，所述喷头装置包括加热组件、壳体、进气塞、活塞、针头塞及针头，所述壳体设置在所述加热组件内，其相背的两端分别连接于所述进气塞及所述针头塞，所述针头的一端设置在所述针头塞内，另一端凸出于所述针头塞；所述活塞活动地设置在所述壳体内；