宁波大学李凯获国家专利权
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龙图腾网获悉宁波大学申请的专利一种预印功能层诱导射流的电喷印装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113580566B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110770036.8,技术领域涉及:B29C64/20;该发明授权一种预印功能层诱导射流的电喷印装置是由李凯;任鑫磊;王晓英;刘麦祺设计研发完成,并于2021-07-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种预印功能层诱导射流的电喷印装置在说明书摘要公布了:本发明属于先进制造技术领域,涉及一种预印功能层诱导射流的电喷印装置,包括喷印模块、视觉检测模块、吸附模块三个部分。基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上预印复杂的微纳功能结构层图案,再在电场力作用下诱导射流尺寸、射流沉积位置,双喷头联合协同喷印,快速实现与预印功能层同形状的喷印制造,预印功能层与后续纳米尺度的连续射流充分黏合、固化,形成复合微纳功能结构。该电喷印方法采用预印功能层改变衬底电场力的分布情况,保证射流沉积位置精度,降低复合微纳功能结构工艺尺寸误差。具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势,优化了微纳功能结构,提高了纳米器件使用性能和使用寿命。
本发明授权一种预印功能层诱导射流的电喷印装置在权利要求书中公布了:1.一种预印功能层诱导射流的电喷印装置,其特征在于,所用的电喷印装置包括喷印模块、视觉检测模块和吸附模块三个部分;其特征在于,所述喷印模块包括第一注射器1、活塞111、注射器外筒112、复位弹簧113、橡胶导管114、第一注射泵2、第二注射器3、第二注射泵4、上位机6、平台基板8、红外加热灯11、预印功能墨水12、功能墨水13、电压控制器16、第一喷头17、第一喷头夹具18、第二喷头14和第二喷头夹具15;所述第一注射器1和第二注射器3由相同规格的活塞111、注射器外筒112和复位弹簧113构成;所述第一注射器1和第二注射器3的活塞111分别紧固在第一注射泵2和第二注射泵4上;所述第一注射器1和第二注射器3通过橡胶导管114腔体连通;所述预印功能墨水12和功能墨水13在第一注射泵2、第二注射泵4的压力和复位弹簧113的作用下进入第一注射器1和第二注射器3;第一注射器1、第二注射器3的一端分别和第一喷头17、第二喷头14上端通过塑料导管连接;所述第一喷头夹具18、第二喷头夹具15前端导电并夹紧第一喷头17、第二喷头14,后端绝缘部分和上位机6连接,在空间上实现三维运动;所述的第一喷头17和第二喷头14由导电材料制成,头部加工第一喷孔171、第二喷孔141;所述的电压控制器16与交流电源连接,其输出端与第一喷头夹具18、第二喷头夹具15导电部分的右端相连;所述的红外加热灯11连接直流电源,由直流电源供电,灯身放置平台基板8的上方,使灯光照射整个喷印表面区域并加热喷印材料的上表面;所述上位机6分别控制第一喷头夹具18和第二喷头夹具15的运动轨迹和运动速度,使得第一喷头17和第二喷头14在空间按预期规划路线动作,喷印复杂微纳功能结构; 所述视觉检测模块包括工业相机5、衬底9和实时检测软件;所述工业相机5实时对衬底9上的喷印过程进行监控,将图像传送至上位机6,上位机6对图像进行处理,控制第一喷头夹具18、第二喷头夹具15动作,实现整个喷印过程的闭环连接;所述红外加热灯11不仅对喷印过程进行加热,同时也起到照明作用; 所述吸附模块包括平台7、平台基板8和吸附装置10;所述平台基板8固定在平台7上形成整体,通过吸附装置10固定于地面,相对空间位置始终不变;所述吸附装置10对衬底9进行精准固定; 采用上述装置进行预印功能层诱导射流的电喷印,其特征在于,步骤如下: 第一步,衬底固定与初始图像采集 首先,打开红外加热灯11和吸附装置10开关,同时将衬底9放置在平台基板8上合适的位置,紧接着上位机6将第一喷头17和第二喷头14初始位置调整到坐标原点,通过工业相机5对衬底9进行图像采集和已规划路线图像做对比分析,调节第一喷头17和第二喷头14的初始打印速度及初始位置高度; 第二步,稳定电喷射流的形成 选用两种高性能纳米银功能墨水,其表面张力为40mNm-90mNm,粘度为2cP-8cP,通过第一注射泵2、第二注射泵4将预印功能墨水12和功能墨水13注入第一喷头17、第二喷头14,调节第一喷孔171和第二喷孔141与衬底的间距,调节电压控制器16输出的电压和频率,使用工业相机5观测射流状态,最终使喷孔处的功能墨水形成远小于第一喷孔171、第二喷孔141尺寸的稳定射流; 第三步,复合微纳功能结构的喷印制造 根据微纳功能结构的形状,编写运动控制程序,首先由上位机6控制第一喷头夹具18动作,在衬底9上预印复杂微纳功能层图案,同时喷印与地线连接的触头,改变衬底9电场力分布,在电场力作用下诱导射流尺寸、射流沉积位置,紧接着上位机6控制第二喷头夹具15动作,双喷头同时工作加快喷印速度,实现与预印复杂微纳功能层同形状的喷印制造,喷印过程通过工业相机5和实时监测软件监测,保证射流的稳定性; 第四步,热场辅助下微纳功能结构的固化成型 喷印过程中预印功能墨水12和功能墨水13的固化为红外加热灯11加热,复杂微纳功能结构图案打印的同时,射流下方正在打印的区域处在红外加热灯11的照射加热范围内,调节红外加热灯11的功率,使喷印在衬底9上的结构迅速固化成型,得到所需的复合微纳功能结构。
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