熔融合金电流体直写制备高分辨率可回收电路

可回收电路具有材料利用率高、成本低、工艺简单等优点,能够带来良好的经济效益,同时减少了对环境的污染,在绿色制造中具有重要意义,但传统印刷工艺难以满足其高分辨率、高附着力的制备要求。提出了一种熔融合金电流体直写制备高分辨率可回收电路的方法。通过实验验证了该方法的可行性,发现高温的熔融合金能使基板软化,并部分嵌入其中,具有较好的附着力。此外,探究了喷嘴工作距离、脉冲峰值电压以及基板运动速度这三个关键工艺参数对熔融合金电流体直写成型质量的影响规律。结果表明:当喷嘴工作距离为0.25 mm,脉冲峰值电压为2.5 kV,以及基板移动速度为4.0 mm/s时,熔融合金电流体直写成型质量最好,平均线宽约为70μm。最后,在聚酰亚胺(PI)基底上直写制备了高分辨率的可回收电路,并成功点亮了发光二极管,完成了电路的后续回收处理及循环利用工作,为熔融合金材料在可回收电子和绿色制造中的应用提供了新的途径。

面向高深宽比微细嵌入式金属网格结构的选择性镀铜工艺

高深宽比微细嵌入式金属网格结构具有出色的光电性能和机械稳定性,可广泛应用于柔性触摸/显示器、太阳能电池、智能窗户等领域,但是传统的制备方法存在难以形成高深宽比结构、分辨率不足或材料利用率低等问题。借助电流体喷墨打印高分辨率按需喷印的优势结合选择性镀铜的特点实现高深宽比微细嵌入式金属网格的制备。通过实验研究,揭示了镀液温度、铜离子质量浓度、电流密度、电镀时间等参数对铜生长的速率和截面质量的影响规律,并对比了电镀和化学镀的优劣。结果表明,在电流密度约为1.5 A/dm^(2)时,电镀铜15 min能够实现线宽为10μm、深宽比为1的微细凹槽结构内金属铜的完全填充。最后,通过优化后的镀铜工艺参数结合电流体喷印,制备了线宽为10μm、深宽比为1、周期为800μm的28 mm×60 mm的嵌入式金属网格,其透过率(可见光波段550 nm处)为87.3%,方阻约为0.26Ω/□,品质因数(FOM)达到10 318,达到行业较高水准,可为高性能柔性光电子器件的制备提供新途径。

基于电流体喷墨打印直写纳米银浆的柔性应变传感器及其应用

柔性传感器在皮肤信号监测方面应用广泛,但传统印刷工艺难以满足其高精度定位、高黏度墨液印刷的制备要求。利用电流体喷墨打印工艺在高黏度材料制备方面的优势,使用纳米银浆制作用于人体皮肤信息采集的电阻式柔性应变传感器。探索电喷印工艺参数对导电线宽的影响规律,使用内径0.16 mm的喷嘴以30 mm/s的打印速度移动制得宽度120μm的银线。通过实验得出打印速度和喷嘴内径对银线线条宽度和质量的影响规律,利用电流体喷墨打印工艺制备出基于聚二甲基硅氧烷柔性基底和纳米银浆敏感层的柔性应变传感器。利用自主研制的检测系统,测试并计算出传感器应变范围在3%内时灵敏度可达172.67。最后将传感器用于多个人体部位的姿态监测,证明其具有检测微小信号的能力。测试结果证明,电流体喷墨打印工艺可用于制备柔性应变传感器,制得的柔性应变传感器在智能穿戴设备上具有应用潜力。

面向绝缘基底的正负极一体化电流体喷墨打印头射流沉积行为

针对常规电流体喷墨打印在绝缘基底上打印时易产生射流偏斜和卫星液滴等现象,研制了一种正负极一体化电流体喷墨打印头。先对正负极一体化电流体喷墨打印头进行数值模拟,再通过按需喷印的方式对影响射流形态和沉积行为的相关参数进行实验研究。结果发现,相比常规电流体喷墨打印结构,正负极一体化电流体喷墨打印头可减小空间电场对绝缘基底的影响。圆孔电极直径大于1 mm的正负极一体化电流体喷墨打印头结构具有聚焦射流和抑制卫星液滴的效果,该效果与圆孔电极直径呈负相关。此外,随着喷嘴与圆孔电极之间的距离增大,射流区域电场方向趋于更竖直。当间距大于0.6 mm时,正负极一体化电流体喷墨打印头能够有效抑制卫星液滴。工作电压幅值过小易导致液滴丢失,过大易使液滴变形。电压幅值在1.8 kV左右时,液滴平均直径约为210μm。

高分辨率熔融金属电流体喷印直写工艺

固态金属材料以其高导电性和低成本等特点在柔性电子器件的制造中具有巨大的应用潜力,但现有熔融金属微制造工艺的制造精度有限。为了提高熔融金属在导电结构制备中的分辨率,研发了一种熔融金属电流体喷印直写打印方法。对该方法的基本原理进行阐述。利用自主研发的熔融金属电流体喷印喷头装置,以金属锡为原料进行实验,对打印工艺参数进行了研究。探究了脉冲峰值电压、喷嘴高度、打印速度对锡线成型质量的影响规律,研究结果表明:当脉冲峰值电压4.0 kV,喷嘴高度0.20 mm,打印速度2.0 mm/s时,锡线成型质量最好,能实现线宽约为50μm的锡线制备。最后,结合优化的工艺参数在聚酰亚胺(PI)薄膜上制作了高分辨率导电图案,验证了该方法的可行性,为熔融金属材料在柔性电子器件制造中的应用提供了新途径。

改进遗传编程求解炼钢-连铸工艺扰动重调度模型

针对目前工艺扰动下炼钢-连铸生产调度计划会随着时间推移和扰动发生逐步积累偏差,不能满足实际生产需要等问题,本文提出了建立以计划内所有炉次的最小完工时间为优化目标的炼钢-连铸重调度模型,并采用改进的遗传编程算法求解该模型。在遗传操作过程中,引入蚁群算法的行为规则和信息素规则以改善遗传编程产生的优秀规则集。以国内某炼钢厂炼钢-连铸生产调度案例进行仿真分析。结果表明,本文提出的模型对实际生产过程的反应程度高,且算法能从求解效率和解的优化效果等方面来高效地解决该问题。