충돌기 제트의 두 가지 모드를 사용 하 여 패턴 고해상도: 수요와 근처-필드 전기에
Summary
여기, 선물이 충돌기 (EHD) 제트 인쇄를 사용 하 여 고해상도 전도성 패턴을 생성 하는 프로토콜. EHD 제트 인쇄의 두 가지 모드를 포함 하는 프로토콜: 연속 근처-필드 전기 (NFES) 및 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD 도트 기반 인쇄.
Abstract
충돌기 (EHD) 제트 인쇄 고해상도 및 저가 직접 패터 닝 툴으로 서 사용할 수 있으므로 다양 한 분야에서 관심을 모으고 있다. EHD 인쇄 노즐 팁에서 잉크를 추진 하 여 압출된 초승달 모양 유지 하는 유체 공급 업체를 사용 합니다. 전기 분야는 고해상도 패턴을 생산 하는 기판으로 초승달을 사용 됩니다. EHD 인쇄의 두 가지 모드 미세 패터 닝에 대 한 사용 되었습니다: 연속 근처-필드 전기 (NFES) 및 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD 인쇄 도트 기반. 인쇄 모드에 따라 인쇄 장비 및 잉크 점도 대 한 요구 사항이 달라 집니다. 두 가지 모드는 단일 EHD 프린터와 함께 구현 될 수 있습니다, 비록 실현 방법을 크게 잉크, 유체 시스템, 및 운전 전압 차이가 있습니다. 따라서, 처리 요구 사항 및 제한의 적절 한 이해 없이 그것은 원하는 결과 얻기 어렵다입니다. 이 문서의 목적은 경험이 연구원 EHD jet를 사용 하 여 그들의 특정 연구 및 개발 목적에 대 한 시행 착오 노력을 줄일 수 있도록 가이드라인을 제시 하는 것입니다. 설명 하기 위해 미세 패터 닝 구현, 우리는 프로토콜에 전도성 패턴에 대 한 Ag 나노 잉크를 사용 합니다. 또한, 우리는 또한 다양 한 미세 패턴 응용 프로그램에 대 한 잉크의 다른 유형을 위해 사용할 수 있는 일반화 된 인쇄 지침을 제시.
Introduction
EHD 제트 인쇄 널리 사용 되었습니다 인쇄 전자, 생명 공학, 첨단된 소재 응용 등 다양 한 분야에서 고해상도 저가 직접1패턴화 할 수 있기 때문에. 인쇄 선 두께 또는 인쇄 도트 크기 수 줄일 수 1 µ m는 기존 piezo 기반 잉크젯 인쇄1의 그것 보다 훨씬 작습니다.
EHD 인쇄 잉크 (또는 초승달 모양)의 작은 부분 밀어 노즐 팁 및 흐름 속도1,2,3,,45 또는 긍정적인 기 압1에 의해 유지 ,,67. 밀어낸된 초승달 모양 충전 하 고 수 있습니다 쉽게 의해 내려 오게 될 노즐 팁에서 기판에 전기 분야, 그림 1에서 보듯이. 원뿔 초승달 노즐 크기 보다 훨씬 얇은 잉크 스트림 생산 제트, 동안 형성 된다.
그림 1: EHD 인쇄. 그림 EHD 제트 인쇄의 원리입니다. 잉크를 통해 압력을 밀어은 노즐에서 압출된 초승달을 형성 하는 전기 분야를 통해 뽑아. 다음, 충전된 잉크 기판 통해 DC 또는 펄스 전압을 쉽게 jetted 될 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
단일 EHD 프린터는 두 가지 모드, 근처-필드 전기 (NFES), 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD jet 인쇄에 사용할 수 있습니다, 비록 실현 방법을 크게 다를 잉크, 유체 시스템, 및 운전 전압1 , 2 , 3. NFES4,5 는 상대적으로 높은 점성 잉크를 사용 하는 예를 들어 [1000 centipoises (cP)] 1 m/s까지 고속 인쇄와 연속 마이크로 라인 패턴을 형성. 다른 한편으로, 낮은 인쇄 도트 기반 복잡 한 패턴을 인쇄 하려면 인쇄6,7,8 사용 하 여 저 점도 잉크의 점도와 약 10 제트 국방부 EHD cP 속도 10 m m/s.
각 모드에 대 한 요구 사항은 크게 다르기 때문에, 경험이 없는 연구자 원하는 결과 얻을에 대 한 도전 수 있습니다. 경험적 “노하우” 실제로 중요 한 수 있습니다. 연구 하는 데 사용 얻을 수 있도록 인쇄 방법 선물이 EHD Ag 나노 잉크를 사용 하 여 정밀한 전도성 패턴에 대 한 프로토콜을 인쇄. 그러나, 우리 추가 의견 프로토콜에 그들은 Ag 나노 잉크를 사용 하 여 전도성 패턴에 국한 되지 않습니다. 마지막으로, 인쇄 및 준비 지침 토론 섹션에 표시 됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜에서 우리는 두 모드와 AgNP 잉크를 사용 하 여 좋은 패턴을 인쇄에 초점: 국방부 EHD 인쇄 및 NFES. 그러나, 응용 프로그램을 인쇄 하는 EHD 제트 AgNP를 사용 하 여 전도성 잉크에 국한 되지 않습니다. 여기, 우리는 잉크, 시스템 구성 및 다양 한 미세 패턴 응용 프로그램에 대 한 인쇄 EHD jet를 사용 하는 데 필요한 다른 인쇄 매개 변수 선택에 대 한 일반적인 지침을 설명 합니다.
<p class="jov…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 기본 과학 연구 프로그램 통해 국립 연구 재단의 한국 (NRF) 한국, 교육부 (2016R1D1A1B01006801)에 의해 자금 지원 및 순천 향 대학 연구 기금에 의해 부분적으로 지원 .
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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