压电式静电微液点喷射系统试验研究
发布时间：2021-07-25 19:28
微液点喷射的研究和发展已经有了很多年的历史,随着计算机、通信、消费类电子产品向微型化、集成化与便携式快速发展,电子制造过程中涉及到的微液点喷射工艺越来越多,对微液点喷射技术在微小性、精量性、均匀性与可靠性等方面的要求也越来越高,由此形成了多种形式、多个门类的微液点喷射的专门技术与设备。对于微液点喷射技术而言,该技术无需Z轴运动,与工件不接触,可以在极小的缝隙内作业,具有喷射精度高、速度快、一致性好等优点而获得了快速发展,成为近年电子制造领域最为重要的高新技术与装备之一。压电式静电微液点喷射系统是利用圆形压电振子作为驱动元件,通过压电振子的规律振动改变控液仓腔体容积,使腔体内流体压力产生变化,进而使喷嘴处液体形貌发生改变,形成微液点的按需喷射。以压电振子作为驱动元件,其本身变形速度快、精度高、体积小,可实现对微液点喷射过程的精确控制。本文围绕压电式静电微液滴喷射技术的仿真分析与试验研究展开,首先阐述了压电式静电微液点喷射系统的压电控制模块,对压电振子的性能进行了理论分析与仿真分析,通过试验的方式确定了控液仓腔体的最佳高度。根据流体力学与电动力学的理论对压电式静电微液点喷射过程进行理论分析...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有微液点喷射机构的喷射工作原理图
第1章绪论5域上的应用也是非常广泛的，早在1950年该技术得到了迅速发展，相关设备应运而生。因其喷射模式的区别，喷墨打印式微液点喷射可以分为连续喷射和按需喷射两种形式[51]。连续式喷墨打印技术最早出现在1860年初，其原理图如图1.2所示，该技术是利用可控制的电驱动使喷射出的液体产生可控制的断裂，通过不同的驱动脉冲信号可以产生不同的喷印图案，该方式是一种打印性能极高的喷印技术。图1.2连续式喷墨打印原理示意图随着压电技术的发展，压电式喷墨打印技术迅速崛起，由于压电材料的体积孝反应迅速以及可控制等优点，压电式喷墨打印技术也逐渐走向了微小化的趋势，大大提升了生产效率以及使用寿命，对打印材料的属性要求也有所放宽。该技术在微小领域元器件的加工制作方面有着特殊的应用前景。例如Bogy等人通过对压电薄膜施加驱动波形，由于压电材料的特殊性质，在驱动信号下会产生形变，压电薄膜的形变使得腔体内外压力差产生变化，生成声压力波[52]。如图1.3所示Elmqvist研制的喷墨打印机，在喷嘴腔体内部放置集成的薄膜电阻器，对电阻器施加驱动信号使其产生热量，由于加热效率极高，可以在短时间内达到很高的温度，迅速气化周围的液体，液体气化体积膨胀迫使液滴从小孔喷射而出，当撤掉驱动信号时，电阻器元件会迅速冷却，气体液化体积收缩，液体不在继续喷射[53]。美国NordsonAsymtek公司在二十世纪80年代末期就开始进军微液点喷射技术领域，该公司的主要研究成果是通过机械方式控制的微液点喷射系统。该公司主要产品之一的机械推杆式微液点喷射装置，利用弹簧撞针式撞击液体形
第1章绪论6成喷射，该设备带有微调节器，能够通过手动的方式调整喷射液滴的大小，其打印材料范围增大，能够喷印高粘度的热熔胶材料[54,55]。Microfab公司研发的微液点喷射装置是采用圆柱形压电陶瓷作为驱动元件，对圆柱形压电陶瓷施加脉冲信号，由于压电陶瓷材料的独特性质，通电产生形变迫使液体喷出[56,57]。ChandraS等人在成功研制出了采用气压驱动的喷射装置，利用内外压力差形成压力脉冲作为驱动力，能够实现按需打印的能力[58,59]。WolfgangWehl等人通过压电驱动超薄硅片挤压液体形成喷射，该设备的喷嘴直径最高精度可达50μm，能够喷印更为精细的图形[60]。图1.3喷墨原理示意图1.3本文主要研究内容通过国内外相关的微液点喷射装置，了解微液点喷射的发展现状，分析国内外不同结构和性能的微液点喷射装置，结合压电与静电的基础理论知识与技术优势，对压电式静电微液点喷射系统进行设计与实验研究，结构上采用了微液点喷射与压电、静电相结合的方式，以实现大粘度液体的微液点喷射。本文整体分为6个章节，具体工作如下：第1章，介绍微液点喷射的相关技术，如静电纺丝技术，电射流技术以及传统微液点喷射技术等，按照驱动方式可分为气动和压电驱动。对几类微液点喷射的相关技术的发展现状进行分析，通过对比国内外的相关研究，结合压电与静电的相关知识及技术优势，引出本文的工作内容和意义。第2章，本章首先简要介绍压电效应与逆压电效应，然后阐述圆形压电振子
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能[J]. 齐强强,吴小林,陈锋,姬忠礼. 过程工程学报. 2018(04)
[2]电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响和规律[J]. 邹淑亭,兰红波,钱垒,赵佳伟,周贺飞,朱晓阳,张广明,彭子龙. 工程科学学报. 2018(03)
[3]熔喷静电微分纺丝法制备纳米纤维[J]. 陈宏波,何万林,秦永新,马小路,李好义. 塑料. 2017(04)
[4]气流作用下同轴带电射流的不稳定性研究[J]. 李帅兵,杨睿,罗喜胜,司廷. 力学学报. 2017(05)
[5]多材料多尺度3D打印主动混合喷头的研究[J]. 程凯,兰红波,邹淑亭,钱垒,李涤尘. 中国科学:技术科学. 2017(02)
[6]电射流沉积纳米复合电极的超级电容研究[J]. 梁军生,李浩,王大志,宿世界,徐双超. 电源技术. 2016(11)
[7]静电纺丝制备大豆皮醋酸纤维素纳米纤维条件优化的研究[J]. 邹易,田经烨,王青松,王泽众,蔡杰,肖安红. 粮食与饲料工业. 2016(05)
[8]PZT厚膜的电射流沉积研究[J]. 王大志,吕景明,郁风,董维杰,梁军生,任同群. 传感器与微系统. 2016(02)
[9]《材料导报》自2016年起被Ei Compendex收录[J]. 材料导报. 2016(01)
[10]微纳尺度3D打印[J]. 兰红波,李涤尘,卢秉恒. 中国科学:技术科学. 2015(09)
博士论文
[1]复合流动聚焦的实验和理论研究[D]. 李广滨.中国科学技术大学 2016
[2]压电驱动非接触喷射点胶阀的设计理论与实验研究[D]. 路崧.吉林大学 2016
[3]微纳结构高容量锂离子电池负极材料的研究[D]. 殷雅侠.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]双毛细管静电雾化特性的实验研究[D]. 黄冠星.集美大学 2014
本文编号：3302633
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有微液点喷射机构的喷射工作原理图
第1章绪论5域上的应用也是非常广泛的，早在1950年该技术得到了迅速发展，相关设备应运而生。因其喷射模式的区别，喷墨打印式微液点喷射可以分为连续喷射和按需喷射两种形式[51]。连续式喷墨打印技术最早出现在1860年初，其原理图如图1.2所示，该技术是利用可控制的电驱动使喷射出的液体产生可控制的断裂，通过不同的驱动脉冲信号可以产生不同的喷印图案，该方式是一种打印性能极高的喷印技术。图1.2连续式喷墨打印原理示意图随着压电技术的发展，压电式喷墨打印技术迅速崛起，由于压电材料的体积孝反应迅速以及可控制等优点，压电式喷墨打印技术也逐渐走向了微小化的趋势，大大提升了生产效率以及使用寿命，对打印材料的属性要求也有所放宽。该技术在微小领域元器件的加工制作方面有着特殊的应用前景。例如Bogy等人通过对压电薄膜施加驱动波形，由于压电材料的特殊性质，在驱动信号下会产生形变，压电薄膜的形变使得腔体内外压力差产生变化，生成声压力波[52]。如图1.3所示Elmqvist研制的喷墨打印机，在喷嘴腔体内部放置集成的薄膜电阻器，对电阻器施加驱动信号使其产生热量，由于加热效率极高，可以在短时间内达到很高的温度，迅速气化周围的液体，液体气化体积膨胀迫使液滴从小孔喷射而出，当撤掉驱动信号时，电阻器元件会迅速冷却，气体液化体积收缩，液体不在继续喷射[53]。美国NordsonAsymtek公司在二十世纪80年代末期就开始进军微液点喷射技术领域，该公司的主要研究成果是通过机械方式控制的微液点喷射系统。该公司主要产品之一的机械推杆式微液点喷射装置，利用弹簧撞针式撞击液体形
第1章绪论6成喷射，该设备带有微调节器，能够通过手动的方式调整喷射液滴的大小，其打印材料范围增大，能够喷印高粘度的热熔胶材料[54,55]。Microfab公司研发的微液点喷射装置是采用圆柱形压电陶瓷作为驱动元件，对圆柱形压电陶瓷施加脉冲信号，由于压电陶瓷材料的独特性质，通电产生形变迫使液体喷出[56,57]。ChandraS等人在成功研制出了采用气压驱动的喷射装置，利用内外压力差形成压力脉冲作为驱动力，能够实现按需打印的能力[58,59]。WolfgangWehl等人通过压电驱动超薄硅片挤压液体形成喷射，该设备的喷嘴直径最高精度可达50μm，能够喷印更为精细的图形[60]。图1.3喷墨原理示意图1.3本文主要研究内容通过国内外相关的微液点喷射装置，了解微液点喷射的发展现状，分析国内外不同结构和性能的微液点喷射装置，结合压电与静电的基础理论知识与技术优势，对压电式静电微液点喷射系统进行设计与实验研究，结构上采用了微液点喷射与压电、静电相结合的方式，以实现大粘度液体的微液点喷射。本文整体分为6个章节，具体工作如下：第1章，介绍微液点喷射的相关技术，如静电纺丝技术，电射流技术以及传统微液点喷射技术等，按照驱动方式可分为气动和压电驱动。对几类微液点喷射的相关技术的发展现状进行分析，通过对比国内外的相关研究，结合压电与静电的相关知识及技术优势，引出本文的工作内容和意义。第2章，本章首先简要介绍压电效应与逆压电效应，然后阐述圆形压电振子
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能[J]. 齐强强,吴小林,陈锋,姬忠礼. 过程工程学报. 2018(04)
[2]电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响和规律[J]. 邹淑亭,兰红波,钱垒,赵佳伟,周贺飞,朱晓阳,张广明,彭子龙. 工程科学学报. 2018(03)
[3]熔喷静电微分纺丝法制备纳米纤维[J]. 陈宏波,何万林,秦永新,马小路,李好义. 塑料. 2017(04)
[4]气流作用下同轴带电射流的不稳定性研究[J]. 李帅兵,杨睿,罗喜胜,司廷. 力学学报. 2017(05)
[5]多材料多尺度3D打印主动混合喷头的研究[J]. 程凯,兰红波,邹淑亭,钱垒,李涤尘. 中国科学:技术科学. 2017(02)
[6]电射流沉积纳米复合电极的超级电容研究[J]. 梁军生,李浩,王大志,宿世界,徐双超. 电源技术. 2016(11)
[7]静电纺丝制备大豆皮醋酸纤维素纳米纤维条件优化的研究[J]. 邹易,田经烨,王青松,王泽众,蔡杰,肖安红. 粮食与饲料工业. 2016(05)
[8]PZT厚膜的电射流沉积研究[J]. 王大志,吕景明,郁风,董维杰,梁军生,任同群. 传感器与微系统. 2016(02)
[9]《材料导报》自2016年起被Ei Compendex收录[J]. 材料导报. 2016(01)
[10]微纳尺度3D打印[J]. 兰红波,李涤尘,卢秉恒. 中国科学:技术科学. 2015(09)
博士论文
[1]复合流动聚焦的实验和理论研究[D]. 李广滨.中国科学技术大学 2016
[2]压电驱动非接触喷射点胶阀的设计理论与实验研究[D]. 路崧.吉林大学 2016
[3]微纳结构高容量锂离子电池负极材料的研究[D]. 殷雅侠.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]双毛细管静电雾化特性的实验研究[D]. 黄冠星.集美大学 2014
本文编号：3302633
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