उच्च संकल्प Electrohydrodynamic जेट के दो मोड का उपयोग कर पैटर्न: मांग और निकट क्षेत्र Electrospinning पर छोड़
Summary
यहां, हम electrohydrodynamic (EHD) जेट मुद्रण का उपयोग उच्च संकल्प प्रवाहकीय पैटर्न का उत्पादन करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं । प्रोटोकॉल EHD जेट मुद्रण के दो मोड शामिल हैं: सतत पास-फील्ड electrospinning (NFES) और डॉट आधारित ड्रॉप-ऑन-डिमांड (DOD) EHD मुद्रण ।
Abstract
Electrohydrodynamic (EHD) जेट मुद्रण विभिंन क्षेत्रों में ध्यान खींचा है क्योंकि यह एक उच्च संकल्प और कम लागत प्रत्यक्ष पैटर्न उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है । EHD मुद्रण एक द्रव आपूर्तिकर्ता का उपयोग करता है को बनाए रखने के लिए बाहर नोक टिप के स्याही धक्का द्वारा बाहर meniscus । बिजली के क्षेत्र तो सब्सट्रेट करने के लिए उच्च संकल्प पैटर्न का उत्पादन करने के लिए नीचे meniscus खींचने के लिए प्रयोग किया जाता है । EHD मुद्रण के दो तरीके ठीक पैटर्न के लिए इस्तेमाल किया गया है: सतत निकट क्षेत्र electrospinning (NFES) और डॉट आधारित ड्रॉप पर मांग (DOD) EHD मुद्रण । मुद्रण मोड के अनुसार, मुद्रण उपकरण और स्याही चिपचिपापन के लिए आवश्यकताओं को अलग होगा । हालांकि दो अलग मोड एक एकल EHD प्रिंटर के साथ लागू किया जा सकता है, बोध तरीकों काफी स्याही, द्रव प्रणाली के मामले में अलग है, और वोल्टेज ड्राइविंग । नतीजतन, jetting आवश्यकताओं और सीमाओं की एक उचित समझ के बिना, यह वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए मुश्किल है । इस कागज के प्रयोजन के लिए एक दिशानिर्देश ताकि अनुभवहीन शोधकर्ताओं परीक्षण और त्रुटि को अपने विशिष्ट अनुसंधान और विकास के प्रयोजनों के लिए EHD जेट का उपयोग करने के प्रयासों को कम कर सकते है पेश है । ठीक पैटर्न कार्यांवयन का प्रदर्शन करने के लिए, हम प्रोटोकॉल में प्रवाहकीय नमूनों के लिए एजी nanoparticle स्याही का उपयोग करें । इसके अलावा, हम भी सामान्यीकृत मुद्रण दिशानिर्देश है कि विभिंन ठीक-patterning अनुप्रयोगों के लिए स्याही के अंय प्रकार के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है प्रस्तुत करते हैं ।
Introduction
EHD जेट मुद्रण व्यापक रूप से ऐसे मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स, जैव प्रौद्योगिकी, और उंनत सामग्री अनुप्रयोगों के रूप में विभिंन क्षेत्रों में इस्तेमाल किया गया है, क्योंकि यह उच्च संकल्प और कम लागत प्रत्यक्ष1patterning में सक्षम है । मुद्रित लाइन चौड़ाई या मुद्रित डॉट आकार 1 µm को कम किया जा सकता है, जो पारंपरिक पीजो-आधारित inkjet मुद्रण1की तुलना में काफी छोटा है ।
EHD मुद्रण में, स्याही का एक छोटा सा हिस्सा (या meniscus) नोजल टिप से बाहर धकेल दिया है और प्रवाह की दर1,2,3,4,5 या सकारात्मक हवा 1 दबाव को नियंत्रित करने के द्वारा बनाए रखा ,6,7. बाहर निकाले meniscus का आरोप लगाया है और आसानी से एक बिजली के क्षेत्र से सब्सट्रेट करने के लिए नोजल टिप से नीचे खींच सकते हैं, के रूप में 1 चित्रामें दिखाया गया है । शंकु meniscus jetting के दौरान गठन किया है, एक स्याही धारा बहुत नोजल आकार से पतले उत्पादन ।
चित्र 1: EHD मुद्रण । यह आंकड़ा EHD जेट प्रिंटिंग के सिद्धांत को दिखाता है । स्याही दबाव के माध्यम से धक्का दिया और एक बिजली के क्षेत्र के माध्यम से खींचा को नोजल से एक meniscus के फार्म का है । फिर, आरोप लगाया स्याही आसानी से एक डीसी या पल्स वोल्टेज के माध्यम से सब्सट्रेट करने के लिए jetted जा सकता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
हालांकि एक एकल EHD प्रिंटर दो अलग मोड के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, निकट क्षेत्र electrospinning (NFES) और ड्रॉप पर मांग (DOD) EHD जेट मुद्रण, बोध तरीकों काफी स्याही, द्रव प्रणाली के मामले में अलग है, और ड्राइविंग वोल्टेज1 , 2 , 3. उदाहरण के लिए, NFES4,5 एक अपेक्षाकृत उच्च-चिपचिपा स्याही का उपयोग करता है [अधिक से अधिक १,००० centipoises (cP)] के लिए सतत सूक्ष्म लाइन पैटर्न के साथ बनाने के लिए उच्च गति मुद्रण के लिए ऊपर 1 मी । दूसरी ओर, DOD EHD जेट मुद्रण6,7,8 का उपयोग करता है कम चिपचिपा स्याही के आसपास 10 वाणिज्यिक पत्र की चिपचिपाहट के साथ मुद्रित करने के लिए डॉट आधारित जटिल पैटर्न कम मुद्रण गति से कम 10 मिमी/
प्रत्येक विधा के लिए आवश्यकता के बाद से काफी अलग है, यह अनुभवहीन शोधकर्ताओं के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए । अनुभवजंय “पता है कैसे” व्यवहार में महत्वपूर्ण हो सकता है । मदद करने के लिए शोधकर्ताओं मुद्रण विधियों के लिए इस्तेमाल किया हो, हम ठीक प्रवाहकीय nanoparticle स्याही का उपयोग कर पैटर्न के लिए EHD मुद्रण प्रोटोकॉल मौजूद । हालांकि, हम प्रोटोकॉल के लिए टिप्पणी इसलिए कहा कि वे एक प्रवाहकीय nanoparticle स्याही का उपयोग patterning तक ही सीमित नहीं हैं । अंत में, मुद्रण और तैयारी दिशानिर्देश चर्चा अनुभाग में प्रस्तुत किए गए हैं ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल में, हम दो मोड के साथ AgNP स्याही का उपयोग ठीक पैटर्न मुद्रण पर ध्यान केंद्रित: DOD EHD मुद्रण और NFES । हालांकि, EHD जेट मुद्रण अनुप्रयोग AgNP का उपयोग करते हुए प्रवाहकीय इंक तक सीमित नहीं है । यहां, हम स्य?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह शोध कोरिया के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (एनआरएफ), शिक्षा मंत्रालय (2016R1D1A1B01006801) द्वारा वित्त पोषित, और आंशिक रूप से Soonchunhyang विश्वविद्यालय अनुसंधान कोष द्वारा समर्थित के माध्यम से बुनियादी विज्ञान अनुसंधान कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था .
Materials
| EHD integrated printing system | Psolution Ltd., South Korea | PS300 | |
| Harima Ag Nanoparticle ink | Harima Inc., Japan | Harima NPS-JL | Ag solid content: ~ 53 wt%, Viscosity: ~10 cP, Surface tension: ~30 mN/m |
| Glass capillary | Narishige Scientific Instrument Lab | G-1 | Inner diameter: 1 mm; Used to make nozzle for DOD EHD jet printing using thermal puller |
| Nozzle thermal puller | Sutter Instrument, USA | Sutter P-1000 | |
| Microscope Slides (Glass subtrate) | Paul-Marienfeld & Co.KG, Germany | 10 006 12 | Dimension (L x W x T): 76 mm x 26 mm x 1 mm |
| Magnetic Stirrer | Barnstead Thermolyne Corp., USA | Cimarec SP131635 | |
| Vortex Stirrer | Jeiotech, South Korea | Lab Companion VM-96T | |
| Ag nanopaste | NPK, South Korea | ES-R001 | Ag solid content: ~85.5 wt%, Viscosity: ~11000 cP |
| Poly ethylene oxide (PEO) | Sigma-Aldrich, USA | 372773-500G | Mw = 400000 |
| Ethanol | Sigma-Aldrich, USA | 459836-500ML |
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