近场电流体动力锥射流微图案化打印方法研究综述

电流体动力打印技术是实现柔性电子器件高分辨率微图案化直写打印的重要技术和方法,目前还面临着锥射流形成和空间运动不稳定性等诸多挑战。总结了电流体动力锥射流打印技术实现高分辨率微图案化稳定打印的研究进展,综述了电流体动力形成细小而稳定的泰勒锥射流,以及射流在空间运动稳定性的影响因素。影响锥射流的稳定性的因素众多,采用响应面法分析工艺参数和打印质量之间的关系,进行参数优化,是实现电流体动力微图案化稳定打印的常用方法。

液相下激光烧蚀快速制备图案化铜微纳结构

为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备,基于液相下激光烧蚀技术,以硅片为衬底,将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中,采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响,分析了图案化铜微纳结构的形成机制,并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明,随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加,图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧,光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大,光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域,大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加,样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时,表面平均粗糙度为(1.3±0.11)μm,纯净水接触角可达(155.2±1.5)°,食用油接触角达(100.0±1.3)°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速,无粉尘污染,在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。

具有微纳复合结构的图案化生物材料对细胞生长行为的增强控制作用

介绍了细胞生长基底表面微图案化的微纳复合结构特征对细胞黏附、迁移以及分化行为的增强控制和引导作用。并对目前存在的问题和今后发展方向进行了讨论,为微图案化生物材料在生物医学领域的深入应用提供参考。

图案化聚合物表面的形状记忆特性

利用纳秒激光双光束干涉的光刻方法,在光刻胶层制备具有周期性的一维光栅结构样品,并研究其形状记忆特性.结果表明:显影后的样品在环境温度为195℃及压力的作用下,光栅形貌发生改变,光栅垂直高度降低,衍射光强减弱;当样品冷却至室温时,光栅形貌可维持不变;当样品的环境温度为120℃时,光栅形貌恢复原状,实现微观形状记忆功能.

形状记忆微/纳米图案的设计、应用和发展

形状记忆聚合物(Shape memory polymer,SMP)是一种受到环境刺激发生形状变化的智能材料。相比于宏观层面的形状记忆效应,通过压印法、再铸模、自组装等方法在SMP表面形成微/纳米图案,SMP微/纳米图案在小型化的智能产品上拥有更好的应用前景。形状记忆微/纳米图案的出现为聚合物未来发展提供了生物医学/液滴操控/微光学/智能胶粘剂等潜在应用方向。本文先是介绍了形状记忆微/纳米图案的类别,并对形状记忆微/纳米图案的制备方法进行了总结,随后对其在各个领域的潜在应用进行了归纳总结,最后提出了形状记忆微/纳米图案的不足以及未来的发展方向。

微通道内表面上分布密度可控的ZnO纳米棒阵列的生长

在微流控器件的微通道内表面制备了分布可控的ZnO纳米棒阵列。先利用单分散的反相胶束借助非传统的去乳化作用在玻璃毛细管通道内壁上得到了分散很好的ZnO晶种,随后得到了ZnO纳米棒的花状簇阵列。通过调控微乳体系中的W值（水与表面活性剂的摩尔比值）得到了分散密度不同的晶种,从而在毛细管内壁上制备出了分布密度可控的ZnO纳米棒阵列,为密封的长微通道功能化改性提出了一种新的方法,经该方法改善后,可在微通道内得到纳米尺度下的一维纳米材料的特殊结构,用来设计和构筑功能化、集成化的微流控器件。

基于光学介电微球阵列的激光微纳图案化加工研究

介绍了一种通过单层光学介电微球阵列对激光进行调制进而对微球表面的金膜进行加工的工艺方法,采用该方法可以高速地对大面积微球阵列上的金膜进行微米量级分辨率的图案化加工。针对介电微球阵列通过光学近场实现突破衍射极限的聚光进行了分析,然后采用软件模拟了微球对光场的调控,讨论了微球直径以及激光波长对加工精度的影响。通过改变工艺参数,分别研究了激光波长、介电微球直径、离子溅射镀膜厚度及激光照射的能量密度对加工出的金微纳结构的影响,得到了最佳的加工工艺参数。在此最佳工艺条件下能加工出直径约为100 nm的金膜单孔洞结构。通过改变激光的入射角度,研究了适合图案化加工的步进和线宽,最终加工出了线宽为280 nm的简单图案。

表面复合微/纳拓扑化丝素/壳聚糖/沙蒿籽胶水凝胶的制备及对雪旺细胞的影响

本研究构建了表面具有复合微/纳拓扑结构的丝素/壳聚糖/沙蒿籽胶(SF/CS/AS)水凝胶,并初步探讨该复合水凝胶对雪旺细胞生长行为的调控作用。配制沙蒿籽胶溶液,筛选最优条件,利用微模塑技术,将具复合微/纳拓扑结构的PDMS印章压印到水凝胶上,制成具有微图形结构的SF/CS/AS水凝胶膜。脱酸处理后,培养雪旺细胞,评价微/纳拓扑结构对雪旺细胞的粘附、铺展等行为的调控作用。结果表明,通过联合采用溶胶凝胶技术及微模塑技术可以构建表面具有复合微/纳拓扑结构的SF/CS/AS水凝胶膜,光学显微镜可以观察到不同宽度的微/纳米凹槽,通过接种成纤维细胞证明该水凝胶膜无细胞毒性,通过接种雪旺细胞,可以发现雪旺细胞能够在具有微图形结构的复合水凝胶膜上很好地生长,并且对雪旺细胞的生长取向具有明显引导作用。该研究的开展有望为微/纳拓扑化人工神经移植物修复周围神经损伤提供实验依据。

喷墨印刷制备有机薄膜晶体管及其电路的研究进展

有机薄膜晶体管在大面积柔性显示、柔性电子存储等方面具有广阔的潜在应用前景。喷墨印刷技术由于具有工艺简单、成本低廉、微图形数字化、与柔性衬底兼容等优点而成为一种有效的制造有机电子器件工艺方法。文章综述了近年来基于喷墨印刷技术制备有机薄膜晶体管的研究进展,探讨了在制造过程中存在的问题。

骨膜组织工程的研究进展

一直以来,由创伤、肿瘤切除和先天畸形引起的临界性骨缺损的临床治疗都存在极大的挑战,包括自体骨移植在内的传统骨缺损治疗方法,由于供体不足和免疫排斥反应等问题,已经不足以满足临床需求。而组织工程的发展改变了骨修复的传统治疗模式,基于人工和天然生物材料的各种组织工程复合支架被用于修复受损骨。与此同时,也有越来越多的学者认识到骨膜在骨缺损修复中的重要作用,尤其是组织工程支架的整合性和血管化。除了自体或异体骨膜移植,研究者将组织工程的理念融入到骨膜修复中,从结构和功能上模拟天然骨膜。从组织工程骨膜的不同设计理念出发,简单回顾了4类组织工程骨膜的研究进展,包括结构仿生型、微观结构仿生型、血管化型和外力刺激型,这些将为骨组织工程构建和骨膜深入研究提供理论基础并开启新的思路和方法。

电流体动力学喷印电压控制模式及其应用现状

电流体动力学喷印技术是一种制备微纳米结构与器件的新型技术,该技术在多种功能器件的制备方面受到广泛关注。阐述了电流体动力学喷印技术的研究背景,通过分析得出电压控制问题是电流体动力学喷印技术中的一个重要问题。概述了目前电流体动力学喷印技术的电压控制模式,主要包括直流高压、高压脉冲、直流电压叠加脉冲电压、交流电压和直流电压叠加交流电压五种控制模式,并对各种电压控制模式及其应用现状进行分析。最后,对电流体动力学喷印的电压控制模式中存在的问题以及未来发展的前景进行了总结和展望。

聚合物表面可控修饰构筑蛋白质检测芯片

概述了基于聚合物表面可控修饰构筑蛋白质检测芯片的相关技术。对于探针分子筛选技术,探针分子的筛选对蛋白质芯片的灵敏度十分重要,介绍了目前常用的技术(噬菌体抗体库技术和SELEX技术)以及近年来发展的新技术(PFSC技术)的特点。聚合物表面蛋白质微图案构筑技术,可分为使用模具的模板法和基于聚合物自组装的非模板法。模板法介绍了软光刻技术和粒子束刻印技术,其特点是微图案的构筑重复精确。非模板法介绍了聚合物薄膜去湿法和呼吸图法,其特点是不依赖于刻蚀技术,表面图案形状尺寸可动态调控。对已经发表的一些该技术制备的蛋白质检测芯片及其应用方向进行了相关介绍。最后总结了该技术仍存在的不足,并针对此展望了未来研究的关注点。

柔性电子喷印制造:材料、工艺和设备

喷印技术直接将功能材料沉积到基板上形成图案,有望成为高性能柔性电子的主流制造工艺之一.目前,喷印技术面临材料、工艺和设备等诸多挑战.本文讨论了无机、有机以及纳米复合喷印材料的电学性能,分析了打印性能与黏度、表面张力、蒸发率等关系.压电、热泡等传统喷印可实现微米级分辨率图案化,而电喷涂、电纺丝、电喷印等电流体动力喷印可实现纳米级分辨率图案化,如何通过多场调控提高其喷印过程操控性至为关键.讨论了电流体动力喷印设备实现关键技术,包括液滴操控、喷嘴设计、卷到卷输送等.最后展望了柔性电子喷印制造需研究并解决的关键科学技术问题.