Här presenterar vi ett protokoll för att producera högupplösta konduktiv mönster med electrohydrodynamic (EHD) jet utskrift. Protokollet innehåller två lägen av EHD jet utskrift: den kontinuerliga nära-fält electrospinning (NFES) och dot-baserade drop-on-demand (DOD) EHD utskrift.
Electrohydrodynamic (EHD) jet utskrift har uppmärksammat inom olika områden eftersom det kan användas som ett verktyg för hög upplösning och låg kostnad direkt mallning. EHD utskrift använder en fluidic leverantör för att upprätthålla den extruderade menisken genom att trycka bläck ur munstycksspetsen. Det elektriska fältet används sedan dra menisken ner till substratet att producera högupplösta mönster. Två lägen av EHD utskrift har använts för fina mönster: kontinuerlig nära-fält electrospinning (NFES) och dot-baserade drop-on-demand (DOD) EHD utskrift. Enligt de utskrift lägen varierar kraven för utskrift utrustning och bläck viskositeten. Även om två olika lägen kan genomföras med en enda EHD skrivare, varierar insikten metoderna avsevärt i termer av bläck, fluidic system och drivande spänning. Följaktligen, utan en ordentlig förståelse av bestyckningen krav och begränsningar, det är svårt att få önskat resultat. Syftet med denna uppsats är att presentera en riktlinje så att oerfarna forskare kan minska prova ansträngningar att använda EHD jet för deras specifika forsknings- och utvecklingsändamål. För att demonstrera böter-mallning genomförandet, använder vi Ag nanopartiklar bläck för det ledande mönstringen i protokollet. Dessutom presenterar vi även de generaliserade utskriva riktlinjer som kan användas för andra typer av bläck för olika böter-mallning applikationer.
EHD jet utskrift har använts inom olika områden, såsom tryckt elektronik, bioteknik och avancerad materiella applikationer, eftersom den kan av hög upplösning och låg kostnad direkt mönstring1. Den tryckta linjebredd eller tryckta dot storlek kan reduceras till 1 µm, vilket är betydligt mindre än för konventionella piezo-baserade inkjet printing1.
I EHD utskrift, en liten del av bläck (eller menisk) skjuts ur munstycksspetsen och underhålls av styra flödet klassar1,2,3,4,5 eller positiva lufttrycket1 ,6,7. Extruderad menisken debiteras och kan lätt dras ner från munstycksspetsen till substratet av ett elektriskt fält, som visas i figur 1. Den koniska menisken bildas under den bestyckningen, producerar en bläck ström mycket tunnare än munstycke.
Figur 1: EHD utskrift. Figuren visar principen för EHD jet utskrift. Bläck trycks via tryck och drog via ett elektriskt fält för att bilda en extruderad menisken från munstycket. Sedan kan laddade bläcket vara enkelt passpoalerade till substratet via en DC eller puls spänning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Även om en enda EHD-skrivare kan användas för två olika lägen, nära-fält electrospinning (NFES) och drop-on-demand (DOD) EHD jet utskrift, insikten metoderna signifikant skiljer sig vad gäller bläck, fluidic system och drivande spänning1 , 2 , 3. NFES4,5 använder till exempel en relativt hög-trögflytande bläck [mer än 1 000 centipoises (cP)] att bilda kontinuerliga micro-line mönster med höghastighetståg utskrift upp till 1 m/s. Däremot, DOD EHD jet ut6,7,8 använder låg viskös bläck med en viskositet på runt 10 cP ut dot-baserade komplexa mönster med en låg utskrift hastighet mindre än 10 mm/s.
Eftersom kravet på varje läge är betydligt olika, kan det vara utmanande för oerfarna forskare att uppnå önskat resultat. Den empiriska ”know-how” kan vara viktigt i praktiken. För att hjälpa forskare vänja tryckmetoder, vi presenterar EHD utskrift protokoll för fina konduktiv mallning Ag nanopartiklar bläck. Dock lagt vi kommentarer till protokollen så att de inte är begränsade till en ledande mallning Ag nanopartiklar bläck. Slutligen, utskrift och förberedelse riktlinjer presenteras i diskussionsavsnittet.
I detta protokoll, fokuserar vi på skriva ut fina mönster med AgNP bläck med två lägen: DOD EHD utskrift och NFES. EHD jet utskrift ansökan är dock inte begränsad till ledande bläcket med hjälp av AgNP. Här diskuterar vi de allmänna riktlinjerna för val av bläck, systemkonfigurationen och andra utskriftsparametrar som behövs för att använda EHD jet utskrift för olika tillämpningar, fine-mönster.
Det första och viktigaste steget för EHD utskrift är bläck urval och förbe…
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning var stöds av grundläggande vetenskap forskningsprogrammet genom den nationella forskning stiftelsen av Korea (NRF) av Korea, finansieras av undervisningsministeriet (2016R1D1A1B01006801), och delvis stöds av forskningsfonden Soonchunhyang universitet .
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 |