實驗名稱：毛(mao)細(xi)浸潤過程(cheng)實驗測試

　　測試目的：本章設計(ji)并搭建(jian)了(le)電(dian)噴射(she)打(da)印(yin)實(shi)驗(yan)系(xi)統，對所制備的硅(gui)(gui)尖打(da)印(yin)頭(tou)進行(xing)打(da)印(yin)測試(shi)。該打(da)印(yin)系(xi)統主(zhu)要包(bao)括龍(long)門式多維伺(si)服運動(dong)平(ping)臺、高壓(ya)信號發生裝置、視覺成像系(xi)統、注射(she)與管道(dao)系(xi)統和硅(gui)(gui)尖打(da)印(yin)頭(tou)等。在搭建(jian)好的實(shi)驗(yan)系(xi)統的基(ji)礎上，配(pei)制不同打(da)印(yin)溶液(ye)，對所設計(ji)制作的硅(gui)(gui)尖打(da)印(yin)頭(tou)進行(xing)實(shi)驗(yan)測試(shi)。

　　毛細浸(jin)潤(run)為整(zheng)個(ge)(ge)是打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)提供(gong)墨水的供(gong)應(ying)工作。良好的毛細浸(jin)潤(run)效(xiao)果可以保證整(zheng)個(ge)(ge)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)的連續性，因此探究(jiu)整(zheng)個(ge)(ge)毛細浸(jin)潤(run)效(xiao)果至關重要(yao)。

　　測試設備：高壓放大器、信號發生器、微量(liang)注(zhu)射泵、納米硅尖(jian)等。

　　實驗過程：

　　圖1：電噴射打印過程流程圖

　　精(jing)(jing)密三維打印(yin)平臺系(xi)統主要組成部分(fen)有：XYZ三維運動(dong)(dong)(dong)系(xi)統、高壓信號(hao)發生裝置、視覺成像系(xi)統、注射與(yu)管道系(xi)統和硅尖打印(yin)頭。電噴射打印(yin)過(guo)(guo)程(cheng)的流程(cheng)圖如圖1所示，打印(yin)墨水通過(guo)(guo)精(jing)(jing)密微(wei)量注射泵實(shi)(shi)現供(gong)給，最小(xiao)進給速率可達0.764nL/min。打印(yin)接(jie)(jie)收(shou)板為(wei)采(cai)用標準MEMS清洗(xi)工藝清洗(xi)干凈的厚度為(wei)220μm的雙拋單晶(jing)硅片，并通過(guo)(guo)導電膠(jiao)帶將(jiang)其固定在接(jie)(jie)收(shou)法蘭盤上(shang)。接(jie)(jie)收(shou)法蘭盤是通過(guo)(guo)X-Y軸微(wei)動(dong)(dong)(dong)平臺做往復(fu)運動(dong)(dong)(dong)，最大行(xing)程(cheng)100mm，重復(fu)定位精(jing)(jing)度1μm，有效的保證(zheng)打印(yin)圖形的精(jing)(jing)度。運動(dong)(dong)(dong)平臺的運動(dong)(dong)(dong)控制(zhi)由控制(zhi)柜(ju)實(shi)(shi)現，通過(guo)(guo)輸入邏輯代碼可以實(shi)(shi)現不同的運動(dong)(dong)(dong)軌跡。針尖打印(yin)頭與(yu)接(jie)(jie)收(shou)基板分(fen)別接(jie)(jie)脈沖高壓正負(fu)電極(ji)上(shang)，而脈沖高電壓是通過(guo)(guo)信號(hao)發生器和高壓放大器兩(liang)個設備協調(diao)控制(zhi)實(shi)(shi)現的。

　　實(shi)驗中以(yi)4wt%的(de)(de)PEO水溶液作(zuo)(zuo)為測(ce)試溶液，測(ce)試了(le)實(shi)驗中制備出的(de)(de)硅(gui)尖(jian)打印(yin)頭的(de)(de)整個毛細浸(jin)潤過程。如(ru)圖2所示，開始PEO通過精密(mi)微量注射(she)泵以(yi)0.764nL/min的(de)(de)流量輸送入硅(gui)杯儲墨(mo)池中，接著(zhu)PEO溶液在自(zi)身毛細力(li)(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用下(xia)克服自(zi)身的(de)(de)粘(zhan)滯力(li)(li)(li)、表面張力(li)(li)(li)及重力(li)(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用沿著(zhu)硅(gui)尖(jian)側壁向硅(gui)尖(jian)頂端爬升，如(ru)圖2（b）；最(zui)后硅(gui)尖(jian)頂端的(de)(de)液膜在毛細力(li)(li)(li)、表面張力(li)(li)(li)、粘(zhan)滯力(li)(li)(li)及重力(li)(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用下(xia)達(da)到(dao)穩(wen)定，如(ru)圖2（c）。

　　圖2：毛細浸潤實驗圖（a）初(chu)始(shi)狀態(tai)（b）毛細浸潤過程(cheng)（c）液膜穩定階段

　　實驗結果：

　　首先根據電噴射打印(yin)的原理，搭建(jian)了精密(mi)三維打印(yin)平臺系(xi)統，然后在(zai)搭建(jian)好的實驗(yan)系(xi)統的基礎上(shang)，完成(cheng)了硅尖打印(yin)頭的細浸潤(run)實驗(yan)測試。結果表明(ming)，經過紫外臭氧表面改性后的硅尖具有良好的浸潤(run)效果，能為后續的打印(yin)過程供應墨水(shui)，保證(zheng)打印(yin)過程的連續性。

　　?高壓(ya)放大(da)器推薦：ATA-7020

　　圖：ATA-7020高壓放大器指標參數

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