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.

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。

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。

T_(1)灰阶反转图评估中轴型脊柱关节炎骶髂关节结构性病变的价值

【目的】探讨T_(1)灰阶反转(rT_(1))图对中轴型脊柱关节炎(ax-SpA)骶髂关节结构性病变的诊断价值。【方法】回顾性搜集我院2020年2月至2022年12月在1周内行骶髂关节MRI及CT检查并符合ax-SpA诊断标准的患者52例,共计104个骶髂关节。两名放射科医师基于常规T_(1)WI、rT_(1)、T_(1)WI+rT_(1)三组图像,分别评估ax-SpA骶髂关节结构病变:骨侵蚀、骨质硬化、关节间隙改变,在斜冠状位图像上将骶髂关节分为前、中、后3部分,每部分分骶面、髂面,共6个区域,并按拟定评分规则对上述3种结构性病变进行评分,其中1名医师间隔1月后再次进行评分。由第3名肌骨影像专科医师同样使用上述方法评估CT图像作为参考标准。使用组内相关系数(ICC)分析医师间及医师内分别评估各病变评分一致性;采用Friedman M检验比较三组图像对各病变评分与CT评分的差异;以CT为参考标准,采用诊断性试验分析计算三组图像诊断骨侵蚀、骨质硬化及关节间隙改变的准确率、灵敏度、特异度,并采用McNemar检验比较rT_(1)、T_(1)WI+rT_(1)与T_(1)WI的差异。【结果】三组图像评分各类结构病变医师间、医师内一致性好,其中以T_(1)WI+rT_(1)的一致性最优,评估各类病变ICC≥0.85695%CI(0.794,0.900),优于rT_(1)及T_(1)WI[rT_(1):ICC≥0.81995%CI(0.745,0.874),T_(1)WI:ICC≥0.75495%CI(0.656,0.827)];T_(1)WI+rT_(1)对各病变的评分结果与CT评分结果相当,rT_(1)对骨侵蚀、关节间隙改变评分与CT相当(P>0.05)。相较T_(1)WI,T_(1)WI+rT_(1)诊断各病变均有更高的准确率及灵敏度(准确率骨侵蚀:90.3%vs 76.9%;灵敏度骨侵蚀:91.6%vs 76.1%;准确率骨质硬化:89.4%vs 80.8%;灵敏度骨质硬化:84.6%vs 73.9%;准确率关节间隙改变:86.5%vs 73.1%;灵敏度关节间隙改变:84.9%vs 60.4%;P<0.05);rT_(1)提高了对骨侵蚀、关节间隙改变诊断的准确性和灵敏度(准确率骨侵蚀:87.5%vs 76.9%;灵敏度骨侵蚀:88.7%vs 76.1%;准确率关节间隙改变:85.6%vs 73.1%;灵敏度关节间隙改变:83.0%vs 60.4%;P<0.05)。【结论】rT_(1)能提高ax-SpA骶髂关节结构性病变的诊断效能,T_(1)WI+rT_(1)效能更优。

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。

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。

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。

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。

基于高光谱成像结合分光光度技术的喷墨打印墨水种类鉴别方法

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地判定检材和样本文件的同一性。利用高光谱成像和分光光度技术结合化学计量法,提出了一种对喷墨打印墨水分类的方法。采集14台不同品牌、型号的四色喷墨打印墨水高光谱数据和色度值。计算出平均色度值后进行PCA降维处理和K-Means聚类分析,将样品初步分类,之后应用LightGBM、XGBoost和SVM模型共三种分类模型,以1∶4的比例确定测试集和训练集,对聚类分析结果中每一类别的样品进行逐一鉴别。结果表明,LightGBM和XGBoost对四色样品的分类精度都能达到95%以上,SVM的分类精度为100%。提出的方法能够做到无损、准确、快速地将不同品牌乃至型号的喷墨打印墨水进行区分。

TP2铜管精整工序喷墨质量不良原因分析及改进措施初探

在精密铜管精整复绕工序中,涡流探伤装置检测到伤点后会向喷墨装置发送信号,以对铜管表面缺陷进行喷墨标记,但是该过程普遍存在喷墨不良,严重影响了对缺陷的判断。本文介绍了TP2铜管生产线中涡流探伤仪器的工作原理,对原有的涡流探伤仪器、喷墨装置以及喷枪结构进行调研,分析了原有喷墨装置喷墨时存在的漏墨和拖墨问题,探讨了等离子技术与激光刻蚀技术作为喷墨技术替代方案的可能性。文献调研、现有技术分析及其他替代试验的结果表明,采用等离子体表面处理技术对已喷墨铜管进行处理后,可以一定程度地改善铜管拖墨的问题;采用功率为300 W的激光对铜管表面进行刻蚀处理,激光头速度分别为80 mm/s和200 mm/s时,对铜管表面刻蚀呈现出的不同效果,均能够进行缺陷的有效标识。因此,铜管表面激光刻蚀技术可以作为喷墨技术的替代方案。

不同制备工艺下的银纳米线掺杂碳浆柔性导电薄膜性能研究

为制备电阻率稳定的导电薄膜,以银纳米线掺杂碳浆,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂体系下分散,制备粘度适于丝网印刷、喷墨和直写打印的导电墨水,分别在PET薄膜基底上印刷沉积柔性导电电路。通过打印层数和银纳米线浓度的控制以及柔性电路的循环弯折和通电加热实验,探究了导电薄膜的导电性能。结果表明:银纳米线掺杂能有效降低导电薄膜的电阻率;20 mg/mL银纳米线浓度掺杂碳浆适于用作丝网印刷、喷墨和直写打印的原料;丝网印刷薄膜电阻率最低且使用寿命最久。

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。

基于图案解析与视觉在线检测的电喷印控制方法

随着柔性传感器的发展,传统加工工艺难以满足其高精度生产要求。电喷印作为一种新兴的微纳加工工艺,在复杂图案加工和高精度加工方面具备明显优势。研发了一种具备反馈功能的电喷印软件控制系统,实现了图案解析和机器视觉的在线监测。首先研究了不同形式打印目标的复杂图案解析方法,进行了响应曲面法设计实验,设计了对应的实时在线视觉监测算法和复杂图案的打印路径的优化算法,建立了电喷印关键工作参数的预测数学模型,并进行了测试分析。结果表明:该控制系统实现了打印过程的自动反馈,显著缩短了工作时间,使得电喷印过程的泰勒锥可准确地按需控制,打印线段相对偏差的统计值由±11%左右,减小至±6%左右,并打印出了最小半径为103μm的液滴和最小线宽为151μm的线段。研究成果为柔性微纳制造工艺提供了更高效、精确的生产方法。

喷墨柔性传感器的应用前景及优势分析

柔性传感器是一种新型的电子器件,具有体积小、可弯曲、可伸缩等优点,性能极佳,具有重要的研究价值。近年来,世界各国都在加紧研究高性能的柔性传感器,一定程度上扩大了柔性传感器的应用范围,如医疗健康、智能家居、机器人等领域。文中对基于喷墨打印的柔性传感器制备工艺展开了研究,具体分析了柔性传感器的设计方法、性能、优势以及具体应用领域。在大数据时代背景下,随着各种前沿科技的不断发展,传感器的生产规模和经济规模将持续扩大,并将会有更广阔的发展空间,催生新的市场。

压电喷墨液滴撞击光滑壁面铺展行为的数值研究

目的 研究典型流体相关无量纲参数对墨滴在光滑承印物表面铺展行为的影响,确定各无量纲参数对铺展直径、铺展因子和稳定铺展时间的影响规律。方法 利用Ansys软件,建立墨滴撞击光滑壁面的数值计算模型,采用VOF模型追踪液滴形状,采用PISO算法计算压力速度耦合。引入韦伯数、雷诺数、奥内佐格数来分析墨滴撞击光滑承印物表面的铺展行为。结果 计算获得不同韦伯数、雷诺数、奥内佐格数下墨滴的最大铺展直径、最终平衡铺展直径、最大铺展因子和最终铺展时间。结论 韦伯数和雷诺数对墨滴最大铺展直径的影响较大,对最终平衡直径的影响较小。韦伯数或雷诺数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡。韦伯数、雷诺数与最大铺展因子呈明显正相关。奥内佐格数对墨滴的最大铺展直径、最终平衡直径的影响都较小。奥内佐格数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡,奥内佐格数与液滴最大铺展因子呈不明显的正相关性。

喷墨打印墨水的种类认定及形成时间研究进展

归纳总结了喷墨打印墨水的主要理化检验方法,包括光谱法、色谱法、质谱法等。红外光谱法主要用于检验墨水中的聚合物和某些有机着色剂的官能团;拉曼光谱法主要用于检验墨水中的着色剂成分;质谱法用于检验墨水中半挥发性、低分子量聚合物聚乙二醇以及着色剂成分;薄层色谱法和液相色谱法用于检验墨水中可溶性染料成分;气相色谱法主要是检验墨水中的挥发性溶剂成分。在对墨水进行种类认定后,可以进一步判断其形成时间。对于墨水老化过程的研究主要根据墨水中各组分发生的物理化学变化,研究其随时间的变化规律。通过对上述方法的比较和分析,可对喷墨打印文件的检验提供参考依据以及发展方向。

随机森林算法在电喷印液滴直径预测中的应用

电流体喷射打印技术是一种新型微纳尺度增材制造工艺,由于电喷印成本低、工艺简单、效率高、精度高,在制备微流控芯片、印刷柔性电子器件和各种光学器件等领域具有广阔的应用前景。精确预测并控制电喷印液滴直径是保证加工质量的关键。因此,以电喷印液滴直径预测为研究对象,运用随机森林回归算法进行建模,来预测在几种关键参数(基电压、高电压、脉冲频率、喷头与基板的距离、油墨电导率及粘度)的条件下打印出的液滴直径。预测结果显示,该模型的预测精度较传统的理论建模及回归分析的结果有明显提高。在几种常见的算法预测模型中,随机森林回归模型在训练样本受限的情况下,预测精度最高。基于随机森林回归算法的液滴直径预测模型为电喷印液滴直径预测及控制提供了一种经济有效的方法。

HMX基O/W型悬浮油墨的喷墨打印成型及性能

为探究乳液型炸药油墨与喷墨打印工艺结合的可行性,设计了以氟碳树脂(FEVE)的乙酸乙酯溶液为油相,聚乙烯醇(PVA)水溶液为水相的水包油(O/W)型双组分黏结剂体系,并选用微纳米HMX为主体炸药,制备O/W悬浮型炸药油墨进行了喷墨打印。采用电子密度测试仪、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、同步热分析TG-DSC、撞击和摩擦感度测试仪对喷墨打印成型样品的密度、形貌、力学性能、热安全性能、撞击感度和摩擦感度进行了表征,对喷墨打印成型样品的爆速和临界尺寸进行了测试。结果表明:喷墨打印成型样品表面较平整,线平均粗糙度为7.346µm,且内部颗粒分布紧实,内部的HMX未转晶,热稳定性及力学性能较好。样品的实测密度为1.5326 g·cm^(-1)(83%TMD);样品的撞击能为7 J,摩擦荷重为144 N,截面尺寸1 mm×1mm打印样品的爆速为7076 m·s^(-1)和临界尺寸为1 mm×0.087 mm,具有优异的安全性能和微尺度爆轰性能。