Yüksek çözünürlüklü Electrohydrodynamic Jet iki modu kullandıktan biçimlenme: damla talep ve yakın alan Electrospinning
Summary
Burada, yüksek çözünürlüklü iletken desenleri electrohydrodynamic (EHD) jet baskı kullanarak üretmek için bir protokol mevcut. Protokol EHD püskürtmeli baskı iki mod içerir: sürekli yakın alan electrospinning (NFES) ve istek üzerine damla (DOD) EHD nokta tabanlı yazdırma.
Abstract
Çünkü bir yüksek çözünürlüklü ve düşük maliyetli doğrudan desenlendirme aracı olarak kullanılabilir Electrohydrodynamic (EHD) jet baskı çeşitli alanlarda dikkat çekti. EHD yazdırma akışkan bir tedarikçi meme ucunu Mürekkebim iterek haddelenmiş menisküs korumak için kullanır. Elektrik alanı daha sonra aşağı yüksek çözünürlüklü desenler üretmek için belgili tanımlık substrate menisküs çekmek için kullanılır. EHD baskı iki mod iyi desenlendirme için kullanılan: sürekli yakın alan electrospinning (NFES) ve nokta tabanlı damla-on-demand (DOD) EHD yazdırma. Yazdırma modları göre yazdırma ekipman ve mürekkep viskozite için gereksinimleri değişir. İki farklı mod ile tek bir EHD yazıcı uygulanabilir olsa bile, gerçekleştirme yöntemleri mürekkebi, sıvı sistemi ve sürüş gerilim açısından önemli ölçüde farklı. Sonuç olarak, jeti gereksinimleri ve kısıtlamaları uygun bir anlayış olmadan, istediğiniz sonuçları elde etmek zordur. Bu kağıt amacı böylece tecrübesiz araştırmacılar EHD kendi özel araştırma ve geliştirme amaçları için kullanmak için deneme yanılma çabaları azaltabilir bir kılavuz sunmaktır. Fine-desenlendirme uygulama göstermek için biz Ag nanopartikül mürekkep protokolündeki iletken desenlendirme için kullanın. Buna ek olarak, biz de mürekkep çeşitli güzel desenlendirme uygulamalar için diğer türleri için kullanılan yaygın yazdırma yönergeleri mevcut.
Introduction
1biçimlenme yüksek çözünürlüklü ve düşük maliyetli doğrudan yeteneğine sahip olduğundan EHD püskürtmeli baskı yazdırılmış elektronik, biyoteknoloji ve gelişmiş malzeme uygulamaları, gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan. Yazdırılan çizgi genişliğini veya yazdırılan nokta boyutu 1 µm için1baskı geleneksel piezo tabanlı mürekkep püskürtmeli önemli ölçüde küçük olan azaltılabilir.
EHD baskıda mürekkep (veya menisküs) küçük bir bölümünü meme ucu dışarı itti ve akış oranı1,2,3,4,5 veya1 olumlu hava basıncı kontrol ederek muhafaza ,6,7. Haddelenmiş menisküs suçlanıyor ve kolayca meme uç–dan belgili tanımlık substrate elektrik alan tarafından Şekil 1‘ de gösterildiği gibi çekilebilir. Konik menisküs jeti sırasında Meme boyutundan daha çok ince bir mürekkep akışı üreten oluşturulur.
Şekil 1: EHD yazdırma. Resim EHD püskürtmeli baskı prensiplerini göstermektedir. Mürekkep baskı yolu ile itilir ve yükseltilmiş bir menisküs nozzle dan oluşturmak için bir elektrik alanı ile çekti. Sonra şarj edilmiş mürekkep kolayca substrat üzerinden bir DC veya darbeli gerilim için jeti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Tek bir EHD yazıcı iki farklı mod, yakın alan electrospinning (NFES) ve istek üzerine damla (DOD) EHD jet baskı için kullanılabilir olsa bile, gerçekleşme yöntemleri önemli ölçüde mürekkep, sıvı sistemi ve sürüş gerilim1 açısından farklı , 2 , 3. Örneğin, NFES4,5 nispeten yüksek viskoz bir mürekkep kullanır [1.000’den fazla centipoises (cP)] 1 m/s yüksek hızlı baskı ile sürekli mikro-çizgi desenleri oluşturmak için. Öte yandan, DOD EHD 10 civarında bir viskozite ile6,7,8 kullanır düşük Viskoz mürekkep baskı jet cP nokta tabanlı karmaşık desenler düşük bir baskı ile baskı hızı: az 10 mm/s.
Her bir modu için gereksinimi önemli ölçüde farklı olduğu için istenilen sonuca ulaşmak deneyimsiz araştırmacılar için zor olabilir. Ampirik “know-how” uygulamada önemli olabilir. Araştırmacılar alışmak yardımcı olmak için baskı yöntemleri biz iletişim kuralları için iyi iletken desenlendirme Ag nanopartikül mürekkep kullanarak yazdırma EHD mevcut. Böylece onlar bir iletken desenlendirme Ag nanopartikül mürekkep kullanarak sınırlı değildir ancak, biz protokollere yorum ekledi. Son olarak, baskı ve hazırlık yönergeleri tartışma bölümünde sunulmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol için biz iyi desenleri ile iki moddan AgNP mürekkep kullanarak yazdırma üzerinde odaklanmak: DOD EHD baskı ve NFES. Ancak, uygulama yazdırma EHD jet AgNP kullanarak iletken mürekkep sınırlı değildir. Burada, mürekkep, sistem yapılandırması ve çeşitli güzel desen kullanma yazdırma EHD jet kullanmak için gereken diğer yazdırma parametrelerini seçim için genel kurallar tartışacağız.
İlk ve en önemli adım EHD baskı için mürekkep seçimini ve hazırlık…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma temel bilim araştırma programı aracılığıyla Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (NMG) Kore, Eğitim Bakanlığı (2016R1D1A1B01006801), tarafından finanse tarafından desteklenen ve kısmen Soonchunhyang Üniversitesi Araştırma Fonu tarafından desteklenen .
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 |
Riferimenti
- Onses, M. S., Sutanto, E., Ferreira, P. M., Alleyne, A. G., Rogers, J. A. Mechanisms, Capabilities, and Applications of High-Resolution Electrohydrodynamic Jet Printing. Small. 11 (34), 4237-4266 (2015).
- Jaworek, A., Krupa, A. Classification of the modes of EHD spraying. Journal of Aerosol Science. 30 (93), 873-893 (1999).
- Lee, A., Jin, H., Dang, H. W., Choi, K. H., Ahn, K. H. Optimization of experimental parameters to determine the jetting regimes in electrohydrodynamic printing. Langmuir. 29 (44), 13630-13639 (2013).
- Sun, D., Chang, C., Li, S., Lin, L. Near-field electrospinning. Nano Letters. 6 (4), 839-842 (2006).
- Pan, C. -. T., Tsai, K. -. C., Wang, S. -. Y., Yen, C. -. K., Lin, Y. -. L. Large-Area Piezoelectric PVDF Fibers Fabricated by Near-Field Electrospinning with Multi-Spinneret Structures. Micromachines. 8 (4), (2017).
- Mishra, S., Barton, K. L., Alleyne, A. G., Ferreira, P. M., Rogers, J. A. High-speed and drop-on-demand printing with a pulsed electrohydrodynamic jet. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (9), (2010).
- Kwon, K. S., Lee, D. Y. Investigation of pulse voltage shape effects on electrohydrodynamic jets using a vision measurement technique. Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (6), (2013).
- Chen, C. H., Saville, D. A., Aksay, I. A. Scaling laws for pulsed electrohydrodynamic drop formation. Applied Physics Letters. 89, (2006).
- Sung, K., Lee, C. S. Factors influencing liquid breakup in electrohydrodynamic atomization. Journal of Applied Physics. 96 (7), 3956-3961 (2004).
- Kim, J. H., Oh, H. C., Kim, S. S. Electrohydrodynamic drop-on-demand patterning in pulsed cone-jet mode at various frequencies. Journal of Aerosol Science. 39 (9), 819-825 (2007).
- Phung, T. H., Kim, S., Kwon, K. S. A high speed electrohydrodynamic (EHD) jet printing method for line printing. Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, (2017).
- Teo, W. E., Ramakrishna, S. A review on electrospinning design and nano fiber assemblies. Nanotechnology. 17, R89-R106 (2006).
- Tang, Y., et al. Highly relective nanofiber films based on electrospinning and their application on color uniformity and luminous efficacy. Optics Express. 25, 20598-20611 (2017).
- Huebner, G., Zapka, W. Comparing inkjet with other printing processes and mainly screen printing. Handbook of Industrial Inkjet Printing – A Full System Approach. 1, 7-22 (2018).
- Li, M., et al. Electrospun protein fibers as matrices for tissue engineering. Biomaterials. 26, 5999-6008 (2005).
- Bhardwaj, N., Kundu, C. S. Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique. Biotechnology Advances. 28, 325-347 (2010).
- He, X., et al. Near-Field Electrospinning: Progress and Applications. The Journal of Physical Chemistry C. 121, 8663-8678 (2017).
- Yang, T. L., et al. Synthesis and fabrication of silver nanowires embedded in PVP fibers by near-field electrospinning process. Optical Materials. 39, 118-124 (2015).
- Chang, C., Limkrailassiri, K., Lin, L. Continuous near-field electrospinning for large area deposition of orderly nanofiber patterns. Applied Physics Letters. 93 (12), (2008).
