气溶胶微喷射曲面共形打印影响因素的仿真分析与实验研究

目的 探究气溶胶微喷射曲面共形打印过程中的影响因素,并研究这些因素对打印线条最小特征线宽及形貌的影响规律。方法 针对微喷射曲面共形打印的影响因素,构建基于数值模拟及实验验证的研究模式。基于计算流体力学的数值模拟,对微喷射曲面共形打印过程中喷印头内气溶胶流束喷射的运动过程进行仿真分析。采用控制变量法研究气体流量、工作距离以及喷嘴大小对打印过程及打印线条的影响规律,并在此基础上设计单因素实验加以验证。结果 实验结果表明,最小特征线宽随鞘气流量的增大而逐渐减小,随载气流量、工作距离以及喷嘴直径的增大而逐渐增大。当载气流量为100 mL/min、鞘气流量为400 mL/min、工作距离为3 mm、喷嘴直径为500 μm时,打印线条的最小特征线宽可达43 μm,且未出现明显卫星液滴、沉积空洞及颗粒过喷等缺陷。结论 载气流量、鞘气流量、工作距离与喷嘴直径等因素显著影响了微喷射曲面共形打印柔性电路的最小特征线宽及微观形貌。实验结果与仿真数据具有相同的变化规律,验证了微喷射曲面共形打印仿真的可行性,为微喷射曲面共形打印的研究奠定了基础。     

气溶胶微喷射打印柔性应变传感器及性能研究

目的 研究气溶胶微喷射打印工艺在制备柔性应变传感器方面的可行性。方法 利用气溶胶微喷射打印工艺不受限于柔性基底且打印定位精度高的优势,通过等离子清洗技术增大PDMS表面附着力,使用纳米银墨水与PDMS基底制作用于人体运动检测的电阻式柔性应变传感器。结果 通过等离子清洗PDMS基底表面,解决了打印过程中柔性应变传感器因PDMS表面纳米银液滴凝聚而产生的不导电问题。探究了气溶胶微喷射打印工艺参数对打印银线宽度的影响规律,发现增大鞘气流量或缩小喷头内径能有效减小打印线宽。利用高精度万用表检测由气溶胶微喷射打印制备的传感器在受力时产生的电信号,测试传感器在无应力状态下导电性良好且稳定,计算出传感器应变在3.5%内且灵敏度可达163.84。将传感器用于人体手指部位的运动监测,证明其具有检测微小信号的能力。结论 气溶胶微喷射打印工艺可用于制备所需要的柔性应变传感器,该传感器在智能穿戴设备方面具有一定应用潜力。