电射流打印头纳米尖的微电铸工艺研究

发布时间：2021-05-13 11:13

　　电射流打印技术的独特优势在于可用大直径喷孔获得远小于喷孔直径的射流,射流直径可比喷孔直径小1-2个数量级。因此,相关研究一般通过缩小喷孔直径来提高打印分辨率。然而,当电射流打印分辨率由亚微米尺度提高至纳米尺度时,上述技术因电流体聚焦的物理尺度限制面临着巨大挑战。基于此,本文研究了利用纳米尖代替中空针管的电射流打印新方法,采用纳米尖表面的浸润聚焦原理,有望将打印分辨率由微米尺度提升至纳米尺度,具有打印分辨率高、控制精度好、材料适应性广等优点。围绕着纳米尖的设计与制作,本文主要研究内容如下:（1）探索纳米尖浸润聚焦的电射流打印新方法。基于浸润聚焦及射流过程设计了纳米尖-容墨腔-控制电极一体式结构的打印喷头;采用电流体动力学Navier-Stokes方程构造了打印过程的数值模型,利用COMSOL两相流相场方法对射流过程进行了仿真模拟。经计算在流速切片云图中成功捕获到了液膜攀爬覆盖纳米尖、液锥牵拉断裂、液滴弹射的动态打印过程,初步验证了喷头结构设计及打印原理的可行性。进一步地探究了纳米尖结构参数与聚焦液膜体积的关系,为纳米尖设计与制作做出了重要理论指导。（2）在上述仿真结果的基础上,探讨了喷头... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 微纳尺度的打印制造技术简介
        1.1.1 热气泡喷墨打印技术
        1.1.2 压电耦合喷墨打印技术
        1.1.3 喷口型电射流打印技术
        1.1.4 内嵌柱状电极型电射流打印技术
    1.2 电射流打印技术的研究现状
    1.3 本文研究内容的提出
    1.4 本文研究目标与主要工作
        1.4.1 本文研究目标
        1.4.2 本文主要工作
2 纳米尖浸润聚焦的电射流仿真研究
    2.1 内嵌纳米尖的电射流打印喷头结构设计
    2.2 COMSOL软件及相场方法
    2.3 电射流打印受力分析及仿真模型建立
        2.3.1 电射流打印受力分析
        2.3.2 电射流打印仿真建模
    2.4 电射流打印仿真分析
        2.4.1 电射流打印过程仿真分析
        2.4.2 纳米尖结构参数对聚焦液膜体积的影响
    2.5 本章小结
3 纳米尖微电铸硅模板设计与制作
    3.1 纳米尖制备方法选择
        3.1.1 纳米尖制备的国内外研究状况
        3.1.2 微电铸工艺制备纳米镍尖
    3.2 倒金字塔型硅模板设计与制作
        3.2.1 硅模板制作工艺流程设计
        3.2.2 实验材料与设备
        3.2.3 硅模板制作
    3.3 模板形貌分析
    3.4 倒金字塔型硅模板氧化锐化
        3.4.1 氧化锐化机理
        3.4.2 氧化锐化工艺实验
        3.4.3 氧化锐化结果分析
    3.5 本章小结
4 金字塔型纳米镍尖的微电铸工艺
    4.1 微电铸工艺基本原理
    4.2 微电铸工艺材料与设备
    4.3 微电铸具体工艺流程
        4.3.1 硅模板制作
        4.3.2 微电铸种子层溅射
        4.3.3 纳米镍尖微电铸
    4.4 纳米镍尖形貌分析
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电流体动力学近场直写射流成形的数值模拟[J]. 戴姚波,张礼兵,黄风立,左春柽,吴婷.  包装工程. 2017(05)
[2]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)
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硕士论文
[1]脉冲电射流打印喷头设计制造技术研究[D]. 方旭.大连理工大学 2017
[2]电射流仿真及压电厚膜微结构打印实验[D]. 朱小虎.大连理工大学 2015
[3]微型压电喷墨结构制造工艺研究[D]. 颜改革.大连理工大学 2015
[4]DOD压电式喷墨打印液滴形成和沉积过程的研究[D]. 蔡昊.华中科技大学 2015
[5]硅的各向异性湿法腐蚀工艺及其在微纳结构中的应用研究[D]. 陈骄.国防科学技术大学 2010



本文编号：3183911