عالي الاستبانة الزخرفة باستخدام وسائط اثنين من جت اليكتروهيدروديناميك: انخفاض في الطلب والقريبة من حقل اليكتروسبينينج
Summary
نقدم هنا، بروتوكولا لإنتاج عالية الدقة أنماط موصلة باستخدام الطباعة اليكتروهيدروديناميك (EHD) النفاثة. البروتوكول يتضمن وضعين الطباعة EHD جيت: اليكتروسبينينج القريبة من حقل المستمر (نفيس) والطباعة المستندة إلى نقطة EHD (وزارة الدفاع) انخفاض في الطلب.
Abstract
الطباعة اليكتروهيدروديناميك (EHD) النفاثة قد استرعى الانتباه في مختلف المجالات لأنه يمكن استخدامه كأداة للزخرفة مباشرة ذات الدقة العالية والمنخفضة التكلفة. تستخدم طباعة EHD مورد فلويديك للحفاظ على غضروف مقذوف عن طريق دفع الحبر من طرف فوهة. ثم يتم استخدام الحقل الكهربائي لسحب غضروف وصولاً إلى الركيزة لإنتاج أنماط ذات الدقة العالية. وضعين الطباعة EHD قد استخدمت للزخرفة الجميلة: مستمر بالقرب من ميدان اليكتروسبينينج (نفيس) والمستندة إلى نقطة الطباعة EHD (وزارة الدفاع) انخفاض في الطلب. وفقا لأوضاع الطباعة، سوف تختلف الاحتياجات للزوجة المعدات وحبر الطباعة. على الرغم من أن اثنين من وسائط مختلفة يمكن أن تنفذ مع طابعة EHD واحدة، إلى حد كبير أساليب أعمال تختلف من حيث نظام فلويديك، الحبر والجهد المحركة. ونتيجة لذلك، دون فهم الصحيح النفث شروط وقيود، من الصعب الحصول على النتائج المرجوة. والغرض من هذه الورقة تقديم مبادئ توجيهية حيث أن الباحثين عديمي الخبرة يمكن أن تقلل من الجهود التجربة والخطأ ﻻستخدام الطائرة النفاثة EHD بحثية محددة لأغراض التنمية. وللتدليل على تنفيذ الزخرفة الجميلة، نستخدم Ag نانوحبيبات الحبر للزخرفة موصلة في البروتوكول. وبالإضافة إلى ذلك، نقدم أيضا المبادئ التوجيهية الطباعة المعممة التي يمكن استخدامها لأنواع أخرى من الحبر لتطبيقات الزخرفة الجميلة المختلفة.
Introduction
الطباعة EHD النفاثة قد استخدمت على نطاق واسع في مختلف المجالات، مثل الإلكترونيات المطبوعة، والتكنولوجيا الحيوية، وتطبيقات المواد المتقدمة، لأنها قادرة على مباشرة ذات الدقة العالية والمنخفضة التكلفة الزخرفة1. ويمكن تخفيض عرض الخط المطبوعة أو حجم النقطة المطبوعة إلى 1 ميكرومتر، وأصغر بكثير من أن الحبر التقليدية المستندة إلى بيزو الطباعة1.
وفي الطباعة EHD، يطردون من طرف فوهة جزء صغير من الحبر (أو غضروف) والاحتفاظ بالسيطرة على تدفق معدل1،2،3،،من45 أو ضغط الهواء الإيجابي1 ،،من67. غضروف مقذوف مكلف، ويمكن بسهولة سحب إلى أسفل من طرف فوهة للركيزة بمجال الكهربائي، كما هو مبين في الشكل 1. ويتكون غضروف المخروطية أثناء النفث، المنتجة لدفق حبر أرق بكثير من حجم الفوهة.
رقم 1: الطباعة EHD. ويوضح الشكل مبدأ الطباعة EHD النفاثة. دفع الحبر عبر الضغط وسحبها عبر مجال الكهربائي لتشكيل غضروف مقذوف من الفوهة. ثم، يمكن بسهولة متدفق الحبر المشحونة إلى الركيزة عن طريق وحدة تحكم المجال DC أو النبض الكهربائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
على الرغم من أن يمكن استخدام طابعة EHD واحدة وضعين مختلفين والقريبة من حقل اليكتروسبينينج (نفيس) والانخفاض في الطلب جت EHD (وزارة الدفاع) الطباعة، أساليب تحقيق كبير تختلف من حيث نظام فلويديك، الحبر وقيادة الجهد1 , 2 , 3. على سبيل المثال، يستخدم نفيس4،5 حبر عالية لزوجة نسبيا [أكثر من 1,000 سينتيبويسيس (cP)] لتشكيل أنماط الخط الصغير مستمر مع طباعة عالية السرعة تصل إلى 1 م/ثانية. من ناحية أخرى، cP DOD EHD جيت الطباعة6،7،8 يستخدم الحبر منخفضة اللزوجة بلزوجته لحوالي 10 لطباعة المستندة إلى نقطة أنماط معقدة مع طباعة منخفضة سرعة أقل من 10 مم/s.
نظراً للحاجة إلى وضع كل تختلف اختلافاً كبيرا، وقد يكون تحديا للباحثين الذين تنقصهم الخبرة لتحقيق النتائج المرجوة. قد يكون “الدراية” التجريبية الهامة في الممارسة. لمساعدة الباحثين التعود على أساليب الطباعة، نقدم EHD الطباعة البروتوكولات للزخرفة موصلة غرامة استخدام الحبر نانوحبيبات Ag. بيد أننا إضافة تعليقات البروتوكولات حيث أنها لا تقتصر على الزخرفة موصلة استخدام حبر نانوحبيبات Ag. أخيرا، يتم عرض الطباعة وإعداد المبادئ التوجيهية في جزء المناقشة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا البروتوكول، علينا أن نركز على أنماط استخدام الحبر في عنب مع اثنين من وسائط الطباعة: الطباعة EHD وزارة الدفاع ونفيس. جت EHD الطباعة التطبيق غير محدود للحبر موصلة باستخدام عنب. وهنا سوف نناقش المبادئ التوجيهية العامة لاختيار الحبر، وتكوين النظام والمعلمات الطباعة الأخرى اللازمة لاستخد?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البحث كان يدعمها “برنامج بحوث العلوم الأساسية” عبر الوطنية البحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) من كوريا، تموله وزارة التعليم (2016R1D1A1B01006801)، ومعتمدة بشكل جزئي من “صندوق البحوث جامعة سونتشونهيانج” .
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 |
References
- 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).
