基于粘弹性流体挤压的多精度液态金属直写柔性电子加工工艺研究

发布时间：2020-07-24 06:10

【摘要】：柔性电子具有重量轻,可弯曲伸展等独特性能,在近些年取得了广泛的关注。而室温液态金属使用方便,导电性好,拥有很强的可变形能力,非常适合作为柔性电子的导电材料。使用液态金属直写工艺进行柔性电子的加工易于实现定制化,方便灵活,具有广阔的应用前景,但是加工精度受限于挤出装置的尺寸,难以在快速加工的同时保证精度。在有限的面积上快速集成更多的复杂电路已成为柔性电子技术快速发展的一大趋势,因此在兼顾直写工艺灵活性的同时提高液态金属打印精度具有重要意义。本文利用液态金属直写工艺,提出了一种基于粘弹性流体挤压效应的新工艺。在这一工艺中,使用同轴针头引入了粘弹性流体作为外通道流体,使得液态金属从内针头中挤出时受到粘弹性流体的包裹。通过流体聚焦以及挤出胀大效应导致的在垂直于流动方向上体积膨胀,粘弹性流体对液态金属形成挤压,进而在打印过程中提高液态金属的打印精度。在通过研究同轴流场中液态金属的行为对液态金属同轴打印的可行性进行研究之后,本文探究了不同参数对液态金属同轴打印的影响规律,并基于此对参数实时调整,实现了对液态金属打印精度的实时调控,液态金属直径在参数调整前后分别为81μm和45μm。通过拉伸性能测试显示出利用本文工艺加工的柔性电子器件具有较好的可变形性,最后根据上述实验结果设计了两种可拉伸的选择性加热设备,实现了对设备不同区域的选择性加热。综上所述,本文设计了新型的用于复杂液态金属图案化的加工工艺,可以快速精确加工出电路图案,还可根据需要实时改变打印精度,这对于柔性电子的小型化、产业化具有重要意义。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG376

【参考文献】

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本文编号：2768434