Droplet morphology analysis of drop-on-demand inkjet printing

As an accurate 2D/3D fabrication tool,inkjet printing technology has great potential in preparation of micro electronic devices.The morphology of droplets produced by the inkjet printer has a great impact on the accuracy of deposition.In this study,the drop-on-demand(DoD)inkjet simulation model was established,and the accuracy of the simulation model was verified by corresponding experiments.The simulation result shows that the velocity of the droplet front and tail,as well as the time to disconnect from the nozzle is mainly affected by density(ρ),viscosity(μ)and surface tension(σ)of droplets.When the liquid filament is about to disconnect from the nozzle,the filament length and filament front velocity are found to have a linear correlation withσ/ρμand ln(ρ/(μσ1/2)).

喷墨打印量子点薄膜制备的影响因素研究

目的为了通过喷墨打印技术很好地实现量子点薄膜图案化,需要调节量子点薄膜制备工艺的各项参数以获得表面均匀、厚度适宜和无咖啡环结构的量子点薄膜。方法基板和退火是影响量子点薄膜成膜性能的2个重要参数,分别研究基板的清洗、材料和温度以及退火的温度和时间对喷墨打印量子点薄膜成膜性能的影响。结果选择3种不同类型的溶剂依次清洗可提高基板表面能,有利于墨水的铺展;PVK基板的量子点面薄膜形貌相较于Pedot:Pss更均匀;当基板温度为50℃、退火温度为80℃或90℃、退火时间为15 min时,咖啡环效应最弱,可获得表面均匀、厚度适宜和无咖啡环结构的量子点薄膜。结论基板的清洗、自身材料以及温度都会影响墨水的铺展性能,从而影响量子点薄膜的成膜性能;控制退火温度与退火时间,以使马兰戈尼流起作用,咖啡环效应被明显抑制,可以获得表面均匀的量子点薄膜。

高光泽喷墨打印纸的涂层结构及其性能比较研究

以三种市售喷墨打印纸为研究对象,分别以样品A、样品B、样品C表示,其中样品A和样品C为国内产品阿博特和佳艺,样品B为国外产品古楼.研究确定了三种样品涂层的结构组成,并分析三种样品涂层的表面性能,这有助于了解市场上喷墨打印纸的产品性能现状,对影响喷墨打印纸涂层性能的各因素的研究具有指导意义.采用AFM和SEM观察三种样品涂层表面形貌,发现样品A和样品B的涂层颜料颗粒分散均匀性良好,样品C涂层颜料颗粒聚集,分散均匀性较差;截面SEM和EDS分析结果表明:只有样品B涂层具有双层结构,其中,底层为铝基颜料和硅基颜料,面层只有铝基颜料,样品A和样品C的涂层均为单层铝基材料.对三种样品涂层表面的性能进行分析,结果表明:三种样品的基础性能都符合产品质量标准,其中,样品B的涂层具有最高的光泽度(74.30%),硬度(3H)和耐水性,在吸墨性上样品B涂层的吸墨性(64.7%)高于样品C(57.9%),略低于样品A(69.2%),样品B在三种样品中综合性能最优异.最后,提出一种提高喷墨打印纸性能的双层涂布工艺方案,这为提高喷墨打印纸性能提供了方向,对高级喷墨打印纸的研究具有实际意义.

黄原胶预处理对汉麻织物喷墨印花效果的影响

为解决汉麻印花织物得色量浅、清晰度差的问题,选取黄原胶为预处理剂对汉麻织物进行处理,并进行活性染料喷墨印花。结果表明:与海藻酸钠预处理剂相比,经黄原胶预处理后织物的润湿时间从32.18 s增加到98.19 s,接触角从70.13°提升至84.22°,说明预处理后黄原胶在织物表面构筑的薄膜使织物疏水性增加,进而抑制染料墨水在织物上的扩散,提升喷墨印花效果;当预处理液为1.5%黄原胶、10.0%尿素和2.0%NaHCO_(3),汽蒸时间为10 min时,织物色深达到最大值,此时,青、品红、黄和黑色色块的K/S值比海藻酸钠预处理织物分别提升了33.5%、20.2%、42.6%和109.3%,表明黄原胶预处理喷墨印花汉麻织物表现出优异的表观颜色深度;同时,印花织物的耐摩擦和耐皂洗色牢度均可达到4级以上。

基于热泡喷墨技术制备均匀细胞球的创新方法

细胞球在药物发现、生理病理学研究和组织工程等多个领域发挥重要作用。然而,传统的制造细胞球的方法限制了其应用。本文提出了一种基于热泡喷墨打印技术的系统性方法,称为聚集打印,它可以快速、高通量且低成本地产出均匀尺寸的球体。聚集打印可以在16 min内产出864个直径均匀的细胞球。本文以CHO细胞作为研究对象,仔细分析了打印后的细胞活性。同时,为了提高细胞球体尺寸的均匀性,提出3种优化方法,分别可以将细胞球体直径的变异系数(CV值)降低17.04%~48.38%不等,最后研究了打印后的细胞球培养0、1、4、7 d的生长情况。实验结果充分证明了聚集打印方法在细胞球体制造方面的优势性,本方法也为类器官的制备提供参考。

基于多功能苯乙基溴化铵修饰层的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管

钙钛矿量子点(PQD)的喷墨打印技术在全彩显示应用中具有巨大潜力,但一些关键问题仍然影响其发光效率,例如不平衡的载流子注入、低质量的钙钛矿薄膜以及PQD自身的非辐射复合通道等。为解决这些问题,我们引入了界面修饰层苯乙基溴化铵(PEABr)以平衡器件的载流子传输。PEABr与钙钛矿二元溶剂(甲苯、萘)具有相似的结构,可改善PQD的印刷特性和成膜能力,并有效钝化PQD膜的Br-空位和界面缺陷。基于这一策略,成功实现了在414 cd/m^(2)亮度下,最大外量子效率(EQE)达到8.82%、电流效率(CE)达到29.15 cd/A的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管(PeLED),为喷墨打印技术在未来显示领域中的应用提供了有益的思路。

喷墨打印技术在印刷电子制造中的应用进展

随着信息技术的发展、新型功能性材料的研发、各种科学技术和制备工艺的更替优化,喷墨打印技术在内的印刷电子技术在印刷电子、印刷光子、能源电池、显示技术、生物印刷等领域发挥出重要作用。文章列举大量研究成果及实例,说明喷墨打印技术在印刷电子制造领域的应用及发展情况,并对该技术现有待解决的问题和未来的发展方向及前景进行分析。

UV-阳离子杂化体系及其在喷墨阻焊中的应用研究

喷墨打印是一种较为新颖的无接触式印刷技术,高效、经济、环保的特点使其在阻焊制程中有广泛的发展前景。本研究通过对比紫外光固化涂层的固化速度、附着力和硬度等性能,从市售的5种阳离子单体中,优选出脂环族环氧单体3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(TTA-21)作为杂化体系的阳离子单体。选择质量比为2∶3的TTA-21/1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)混杂体系配方为研究对象,对其反应转化率、固化程度、热性能、热稳定性以及所制备油墨在阻焊中的应用进行研究。研究结果表明:(1)在LED光照下,自由基组分和阳离子组分均会发生聚合反应,自由基体系的反应速度快,且反应转化率更高;阳离子反应速度慢,且转化率相对低,短时间内持续的光照并不能显著提升阳离子的反应转化率;在光-热双重固化下,阳离子环氧开环聚合与自由基双键加成反应的反应程度增加,固化进行得更彻底。(2)杂化体系的固化产物存在两相,但是热重曲线显示只有一个失重曲线,说明杂化体系经过LED加热烘烤后,体系中可能形成了互穿交联网络结构;环氧组分和丙烯酸组分存在一定的微相分离结构,这种微相分离结构提升了固化膜的综合性能。(3)应用研究表明,制备的合格阻焊墨水黏度为8~14 mPa·s(45℃),表面张力在22 mN/m左右,粒径在135~150 nm范围,耐溶剂、耐酸碱和耐焊锡性能均可以满足阻焊墨水的要求。

钙钛矿墨水喷墨印刷工艺参数研究

为实现压电喷墨印刷制备大面积均匀性高质量电子器件,提高印刷品质量及其稳定性,需要对喷墨打印参数控制进行研究。本研究利用喷墨印刷钙钛矿墨水,通过控制墨滴点间距和喷头电压等工艺参数,研究了墨滴喷射状态对墨层表观形貌、打印效果的影响。结果表明,墨滴点间距的合适范围与墨滴铺展半径有关。本实验条件下,喷头电压为12V、墨滴点间距在16~22μm时,喷墨状态和墨层打印效果较好。通过本研究可以为喷墨印刷制备新型功能性材料器件提供参考。

高光谱喷墨打印墨水数据的非线性降维及分类建模方法研究

在法庭科学实践中,往往需要通过对文件中字迹墨水的成分分析来精确判定检材和样本文件的同一性。该文利用高光谱成像技术结合机器学习对喷墨打印墨水的种类进行区分,分别采集14套不同品牌、型号的4色(黑、青、品红和黄色)喷墨打印墨水打印的文件在400~1000 nm范围的高光谱图像,共提取56种样品墨迹的光谱数据。使用均匀流形逼近与投影技术(UMAP)和T分布随机近邻嵌入技术(t-SNE)两种算法对高光谱喷墨打印墨水数据进行降维处理,然后建立极致梯度提升(XGBoost)、轻量级梯度提升机器学习(LightGBM)和支持向量机(SVM)3种分类模型,以1∶4的比例确定测试集和训练集,分别对原始数据和降维后的数据进行分类。实验结果显示,UMAP降维算法结合SVM模型对喷墨打印墨水分类的效果最优,黑色墨水样品的分类精度为90%左右,其余颜色墨水样品的分类精度均为100%。该研究为喷墨打印文件的检验鉴定提供了一种新的、无损、准确的鉴别方法。

棉织物新型涂料数码喷墨印花应用性能研究

针对传统涂料数码喷墨印花工艺中喷涂织物处理液和高温固色的环节,通过使用新型涂料数码喷墨印花工艺可省去上述环节,以达到缩短工艺流程、节能环保、减少废气排放、降本增效的目的。通过对新型涂料数码喷墨印花技术和传统涂料数码喷墨印花技术进行对比研究,将使用两种喷墨印花工艺的棉织物分别进行颜色特征值、色牢度、pH值、硬挺度、折皱回复角的测试。结果表明,新型涂料数码喷墨印花工艺在绿色节能、降低成本的同时,其耐摩擦色牢度、硬挺度和折皱回复角方面的表现优于传统涂料数码印花工艺;在颜色特征值、pH值和耐皂洗色牢度方面与传统涂料数码印花工艺性能相当。总体来说,新型涂料数码喷墨印花工艺符合绿色印染的发展方向,降低了企业生产成本,对企业实际的生产有一定的参考意义,具有广阔的应用前景和发展潜力。

喷墨打印CA/CL-20点火起爆序列及其性能研究

为了实现CA/CL-20点火起爆序列的微型化制备,基于喷墨打印技术,以叠氮化钠墨水、铜盐墨水、CL-20墨水为前驱体,采用分层打印的方式在SCB上原位制备了叠氮化铜(CA)和CL-20炸药,制成SCB+CA+CL-20微型化点火起爆序列,并通过发火性能试验及RDX雷管-铅板起爆试验对其性能进行了研究。结果表明:原位制备的CA在作用过程中发生了爆燃转爆轰,且能够点燃CL-20;SCB+CA+CL-20样品的点火持续时间超过6ms,而SCB裸桥和SCB+CA样品均小于2ms,表明打印的CL-20未发生爆轰,而是以燃烧为主;SCB+CA+CL-20点火起爆序列能够可靠起爆RDX雷管,并将铅板炸穿。

喷墨打印高迁移率铟锌锡氧化物薄膜晶体管

采用喷墨打印工艺制备了铟锌锡氧化物(indium-zinc-tin-oxide,IZTO)半导体薄膜,并应用于底栅顶接触结构薄膜晶体管(thin-film transistor,TFT).研究了墨水的溶剂成分以及溶质浓度对打印薄膜图案轮廓的影响.结果表明二元溶剂IZTO墨水中乙二醇溶剂可有效平衡溶质向内的马兰戈尼回流与向外的毛细管流,避免了单一溶剂墨水下溶质流动不平衡造成IZTO薄膜的咖啡环状沉积轮廓图案,获得均匀平坦的薄膜图案轮廓和良好接触特性,接触电阻为820Ω,优化后IZTO TFT器件的饱和迁移率达到16.6 cm^(2)/(V·s),阈值电压为0.84 V,开关比高达3.74×10^(9),亚阈值摆幅为0.24 V/dec.通过打印薄膜凝胶化模型解释了IZTO墨水溶剂成分、溶质浓度与最终薄膜形貌的关系.

基于气相色谱-质谱联用法的喷墨打印文件墨迹中挥发性溶剂历时性变化规律研究

为解决司法鉴定领域中喷墨打印文件制成时间问题,利用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)定性定量分析4种黑色喷墨打印文件墨迹中的挥发性溶剂成分。对同一时间打印的样品进行追踪测试,每间隔一定天数用打孔器取样,提取剂提取后进行GC-MS分析。通过内标法测定样品提取液中各组分的浓度,计算单位长度(mm)墨迹中挥发性溶剂含量C(ng/mm)并作为打印样品老化的定量单位。结果表明,4种打印样品中含有2-吡咯烷酮、1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、甘油和三甘醇6种挥发性溶剂成分。上述成分在文件形成时即开始挥发和转移,含量不断减少至某一数值时趋于稳定。利用测定的历经不同时间的打印样本中溶剂含量数据,建立了单组分溶剂与时间的非线性回归模型以及多组分溶剂与时间的多元线性回归模型,模型评价指标比较结果表明,对于溶剂组分数多的墨水使用多元线性回归模型的预测效果更好。

曲面电路中喷墨打印薄层电阻的可靠性

针对曲面电路中无法采用片式贴片电阻回流焊接的难题,创新地采用喷墨打印技术打印曲面薄层电阻,开展了高温环境对薄层电阻阻值变化的影响研究。经测试,喷墨打印曲面电路中薄层电阻在经过高温可靠性测试后,薄层电阻结合力和阻值变化均能达到设计要求,电阻阻值精度为±20%。论证了曲面电路中喷墨打印薄层电阻的可靠性,可有效用于射频曲面电路的快速制造和快速验证,并缩短了研发周期。

喷墨液滴撞击疏水表面的溅射现象研究

为研究喷墨打印中液滴撞击疏水表面时产生的溅射现象,本研究进行了液滴撞击实验和有限元模拟。通过调控液滴速度得到沉积和溅射两种撞击结果,使用有限元法对撞击过程进行分析,发现液滴铺展前沿部分存在惯性力、黏性力和表面张力的局部竞争关系。据此进行量纲分析,得出无量纲系数K的形式,通过数据拟合得到由沉积转向溅射的临界值K=107.5。研究结果表明,密度、直径和速度的增大会导致惯性力的增大,促进溅射;表面张力的增大会促使液滴回缩,抑制溅射;黏度的增加会使黏性耗散增大,从而削弱惯性力,抑制溅射。利用此规律可以推导出定量打印的最大安全速度,在保证印刷质量的同时提高打印效率。

喷墨打印技术在印刷显示制造中的应用

目的为深入了解喷墨打印技术在显示器件制造中发挥的作用,开拓该印刷技术的应用领域和场景,加快推进喷墨打印大尺寸显示屏的商业化应用和工业化生产。方法分析显示器件制造中现有工艺的不足,阐述喷墨打印技术的原理及技术优势,结合大量研究实例和科研成果,进一步说明该技术在显示器件,尤其是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)和量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diode,QLED)制造中的应用和作用,最后结合研究现状总结目前的发展瓶颈,指出解决方向。结论喷墨打印技术在印刷显示制造中发挥出独特优势,具有广泛的适用性和巨大的应用价值,面向产业化生产的道路虽有挑战但前景可期。

微液滴的喷墨动力学模拟研究

为探究喷墨打印过程中微液滴的生成机理,采用CLSVOF(耦合水平集和流体体积法)对喷墨打印中液滴的生成过程进行数值模拟,分析喷嘴直径、喷射速度、甘油质量分数、异丙醇质量分数对液滴分离直径的影响。结果显示:液滴生成过程包括扩张、拉伸、过渡及快速夹断4个阶段。液滴的分离直径随喷嘴直径和喷射速度的增加显著增加,在高喷射速度下随甘油质量分数的增加而小幅减小,在低喷射速度下随异丙醇质量分数的增加小幅减小。此外,基于白金汉π定理,综合分析上述影响因素,推导出一个喷墨液滴分离直径的预测方程,在研究范围内,其预测结果与模拟数值吻合良好。

可见光-近红外伪装分散染料墨水的制备及其性能

针对当前分散染料墨水其喷墨印花织物仅能与背景环境“同色”而不能“同谱”,无法有效躲避现有侦察技术的问题,开发了一套可见光-近红外伪装分散染料墨水。通过模拟绿叶、土壤和枯叶的反射光谱特征,筛选了特定分散染料,探究了印花工艺对织物伪装及服用性能的影响,通过超细化加工制备了分散染料墨水并探究了其性能。结果表明:调控分散蓝60、分散深蓝SUBC 12、分散橙30、分散黄CPY 015、分散红CPM 011与炭黑复配比例及印花工艺制备的仿绿叶、土壤和枯叶印花织物,其伪装及服用性能良好;5种分散染料墨水的粒径均小于173.00 nm,离心、耐热、高温储存和常温储存稳定性均高于80%,过滤流速分别为200、375、188、428、167 g/min,喷墨印花性能良好。

喷墨印品图像的空间频率响应测量与分析

为了量化和全面表征喷墨印品图像的清晰度,本研究对ISO/TS 15311-1:2020和ISO/IEC TS 29112:2018标准中印品空间频率响应(SFR)的刃边测量法进行了分析。分别提取了表征印品图像锐度和分辨率的两个特征空间频率指标,设置了分别表征印品图像客观和主观空间细节分辨能力的两个质量因子指标,实现了对印品图像清晰度的全面表征。相关性分析表明,刃边模糊度对图像清晰度的影响更大。实验结果表明,所提取的指标能够正确表征纸张印品图像的清晰度质量优劣,可为相关行业的材料开发、工艺优化等过程提供参考。