CN106362899B - 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置 - Google Patents

一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106362899B
CN106362899B CN201611009056.9A CN201611009056A CN106362899B CN 106362899 B CN106362899 B CN 106362899B CN 201611009056 A CN201611009056 A CN 201611009056A CN 106362899 B CN106362899 B CN 106362899B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
cilium
gained
modified
organic siliconresin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611009056.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106362899A (zh
Inventor
吴文征
刘巍
李桂伟
武子超
蒋吉利
杜海东
赵继
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201611009056.9A priority Critical patent/CN106362899B/zh
Publication of CN106362899A publication Critical patent/CN106362899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106362899B publication Critical patent/CN106362899B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/082—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to a condition of the discharged jet or spray, e.g. to jet shape, spray pattern or droplet size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/0278—Arrangement or mounting of spray heads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/94—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of other polycondensation products
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
    • D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，属于液滴喷头装置。聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，所述磁场线圈安装在支架上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。优点是结构新颖，通过交变磁场控制磁性粉末的摆动，实现喷射液体材料进行纳米级运动，非接触式聚焦超声提供微滴动力提高喷射速度，极大提高了微滴喷射精度；喷射的液滴直径小于喷头直径，可用于电化学电解液、细胞悬浮液、低粘度光敏树脂等一切低粘度液滴材料的喷射。

Description

一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置
技术领域
本发明涉及一种液滴喷头装置，具体涉及到一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置。
背景技术
微滴喷射技术是通过外力作用使得液体以微滴的形式从喷嘴中射出的技术，喷射的液滴体积十分精准，一般可达纳升至微升量级，甚至可达皮升量级，该技术具有分辨率高、结构简单、适用材料范围广等特点，应用范围广实用性强具有广阔的应用前景。
微滴喷射的技术关键取决于微滴喷头，目前典型的微滴喷射技术原理有气动式、机械式、热泡式、压电式等：
1）气动式微滴喷头通过控制喷头内的压缩气体，给料管或针管的液体材料一个压力作用实现定量喷射。该喷头适用于广泛的液体材料，喷射液滴的直径取决于压缩气体对液体材料作用压力大小和作用时间长短。但喷射过程中压缩气体体积增大导致压强减小，气体存在的滞后性和可压缩性会导致液体材料在喷嘴的喷射滞后，响应速度变慢，一致性也发生变化，同时难以保证较高的精度；
2）机械式微滴喷头通过机械运动（活塞等运动）将喷头里的液体材料挤出并喷射至基板上，液滴大小和挤出速度受到喷口直径和机械运动的影响，适用于高粘度液体的喷射，但由于喷头腔体中有运动部件，喷头内部存在机械磨损和冲击，液体材料可能发生性质变化；
3）热气泡式微滴喷头通过喷头局部加热产生热气泡，气泡压力作用液滴喷出，该方法受材料限制较大，喷射材料在加热过程中对化学或物理性质的有一定影响，从而影响喷射精度；
4）压电式微滴喷头通过电压脉冲使压电晶体产生位移或机械振动，导致喷头针管内部压力改变，产生的压力使得液体材料克服其表面张力并喷出，但压电晶体振动幅度为微米级，无法实现纳米级液滴喷射，且喷射液滴频率无法大范围变化。
目前的微滴喷头均无法实现稳定纳米级微滴喷射，且存在喷射过程中形成的液滴直径均大于喷嘴直径，无法喷射小于等于喷嘴直径的液滴等缺点。
发明内容
本发明提供一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，以解决当前液滴喷射精度较低、及当前喷头喷射液滴均存在的液滴直径大于喷头直径的问题。
本发明采取的技术方案是：聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，所述磁场线圈安装在支架上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。
所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：
（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:1-1:3进行混合，所述磁性粉末为直径50-200nm的钴；
（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：0.1~1.5加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在150-200W功率下进行超声分散6-10min，使用机械搅拌器在1200-1500r/min转速搅拌10-30min，加入有机硅树脂质量10%-20%的硅氧烷并继续搅拌5-10min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；
（3）将步骤（2）所得的磁性粉末有机硅树脂悬浊液包覆于模板上并填充在模板孔洞中，并压入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体中，并置于3000-8000GS的均匀磁场中诱导磁性粉末进行自组装过程，并在60-75℃固化6-12小时，使其均匀分布于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内壁，后置于95-120℃热水中溶解模板，得到固化磁性粉末有机硅树脂；
（4）对步骤（3）所得固化磁性粉末有机硅树脂进行空气氛辉光等离子体辐照，使其表面活化后用无水乙醇清洗3-5遍并在50-80℃环境下烘干，得到活化磁性粉末有机硅树脂；所述的空气氛辉光等离子体的操作参数为：80-120V电压，1.0-2.0A电流；所述辐照采用14W的200-300nm的紫外光线辐照8-16h；
（5）将步骤（4）中所得活化磁性粉末有机硅树脂浸于经官能团修饰的氧化石墨烯溶液中30-60s，随后以1.0-15cm/min的速度拉出并置于8000-15000GS的均匀磁场中，60-70℃烘干处理，此过程重复3-5次，在活化磁性粉末有机硅树脂表面包覆经官能团修饰的氧化石墨烯，得到不稳定仿生纤毛；
（6）将步骤（5）所得的不稳定仿生纤毛置于14W的350nm紫外光线下照射10-24h，得到稳定的仿生纤毛。
所述的经官能团修饰的氧化石墨烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）对于极性液体，官能团为异氰酸酯；
（a）将干燥的氧化石墨烯加入质量比为1:1~5二甲基酰胺中，然后加入和氧化石墨烯质量比为1:0.2~0.5的苯，将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5-2h；
（b）将以上步骤（a）所得倒入三氯乙烯，过滤、洗涤，并重复该步骤5次；
（c）将以上步骤（b）所得置于真空烤箱中60℃干燥即可得异氰酸酯修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得的异氰酸酯修饰的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
（2）对于非极性液体，官能团为丙烯胺；
（a）将氧化石墨烯溶于水中，加入氧化石墨烯与丙烯胺质量比为1:2~6的丙烯胺乙醇溶液，并将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5-2h；
（b）将以上步骤（a）中所得使用50%的酒精溶液清洗5次后使用丙酮清洗1次；
（c）将以上步骤（b）中所得置于真空烤箱60℃干燥即可得丙烯胺修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得丙烯胺修饰的氧化石墨烯溶于水中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液。
所述的模板为聚乙烯醇聚合物制造的多孔的圆台型结构，可溶解于95℃以上热水，模板侧面锥度与聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体锥度相同。
所述仿生纤毛高度为1-50um，直径为500-1000nm，每平方毫米面积上仿生纤毛阵列的数目为100-10000。
所述氧化石墨烯厚度为5-50nm。
本发明的优点是结构新颖，通过交变磁场控制磁性粉末的摆动，实现喷射液体材料进行纳米级运动，非接触式聚焦超声提供微滴动力提高喷射速度，极大提高了微滴喷射精度；交变磁场和聚焦超声频率易于改变，在一定范围内易于通过改变交变磁场频率和聚焦超声频率改变微滴喷射频率和喷射速率，实现高效率高精度液滴喷射；解决当前喷头喷射液滴直径大于喷头直径的问题，本发明喷头装置喷射的液滴直径小于喷头直径，提高打印精度；适用材料范围广，交变磁场和聚焦超声强度均较低，对材料性质基本无影响，可用于电化学电解液、细胞悬浮液、低粘度光敏树脂等一切低粘度液滴材料的喷射。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴的结构示意图；
图3是图2的I部放大图；
图4是本发明仿生纤毛模具的结构示意图；
图5是本发明仿生纤毛模具纤毛孔的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1安装在支架2下部，所述磁场线圈3安装在支架2上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1上方，聚焦超声换能器4安装在支架2上、且位于磁场线圈3上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1主体101下方内壁上有仿生纤毛，主体101上方为储液腔；
所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：
（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:1进行混合，所述磁性粉末为直径50nm的钴；
（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：0.1加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在150W功率下进行超声分散6min，使用机械搅拌器在1200r/min转速搅拌10min，加入有机硅树脂质量10%的硅氧烷并继续搅拌5min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；
（3）将步骤（2）所得的磁性粉末有机硅树脂悬浊液包覆于模板上并填充在模板孔洞中，并压入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体中，并置于3000GS的均匀磁场中诱导磁性粉末进行自组装过程，并在60℃固化6小时，使其均匀分布于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内壁，后置于95℃热水中溶解模板，得到固化磁性粉末有机硅树脂；
（4）对步骤（3）所得固化磁性粉末有机硅树脂进行空气氛辉光等离子体辐照，使其表面活化后用无水乙醇清洗3遍并在50℃环境下烘干，得到活化磁性粉末有机硅树脂；所述的空气氛辉光等离子体的操作参数为：80V电压，1.0A电流；所述辐照采用14W的200nm的紫外光线辐照8h；
（5）将步骤（4）中所得活化磁性粉末有机硅树脂浸于经官能团修饰的氧化石墨烯溶液中30s，随后以1.0cm/min的速度拉出并置于8000GS的均匀磁场中，60℃烘干处理，此过程重复3次，在活化磁性粉末有机硅树脂表面包覆经官能团修饰的氧化石墨烯，得到不稳定仿生纤毛；
（6）将步骤（5）所得的不稳定仿生纤毛置于14W的350nm紫外光线下照射10h，得到稳定的仿生纤毛。
所述的经官能团修饰的氧化石墨烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）对于极性液体，官能团为异氰酸酯；
（a）将干燥的氧化石墨烯加入质量比为1:1二甲基酰胺中，然后加入和氧化石墨烯质量比为1:0.2的苯，将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5h；
（b）将以上步骤（a）所得倒入三氯乙烯，过滤、洗涤，并重复该步骤5次；
（c）将以上步骤（b）所得置于真空烤箱中60℃干燥即可得异氰酸酯修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得的异氰酸酯修饰的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
（2）对于非极性液体，官能团为丙烯胺；
（a）将氧化石墨烯溶于水中，加入氧化石墨烯与丙烯胺质量比为1:2的丙烯胺乙醇溶液，并将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5h；
（b）将以上步骤（a）中所得使用50%的酒精溶液清洗5次后使用丙酮清洗1次；
（c）将以上步骤（b）中所得置于真空烤箱60℃干燥即可得丙烯胺修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得丙烯胺修饰的氧化石墨烯溶于水中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
所述的模板为聚乙烯醇聚合物制造的多孔的圆台型结构，可溶解于95℃以上热水，模板侧面锥度与聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体锥度相同。
实施例2
聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1安装在支架2下部，所述磁场线圈3安装在支架2上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1上方，聚焦超声换能器4安装在支架2上、且位于磁场线圈3上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1主体101下方内壁上有仿生纤毛，主体101上方为储液腔；
所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：
（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:2进行混合，所述磁性粉末为直径125nm的钴；
（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：0.8加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在175W功率下进行超声分散8min，使用机械搅拌器在1350r/min转速搅拌20min，加入有机硅树脂质量15%的硅氧烷并继续搅拌8min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；
（3）将步骤（2）所得的磁性粉末有机硅树脂悬浊液包覆于模板上并填充在模板孔洞中，并压入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体中，并置于5500GS的均匀磁场中诱导磁性粉末进行自组装过程，并在67℃固化9小时，使其均匀分布于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内壁，后置于108℃热水中溶解模板，得到固化磁性粉末有机硅树脂；
（4）对步骤（3）所得固化磁性粉末有机硅树脂进行空气氛辉光等离子体辐照，使其表面活化后用无水乙醇清洗4遍并在65℃环境下烘干，得到活化磁性粉末有机硅树脂；所述的空气氛辉光等离子体的操作参数为：100V电压，1.5A电流；所述辐照采用14W的250nm的紫外光线辐照12h；
（5）将步骤（4）中所得活化磁性粉末有机硅树脂浸于经官能团修饰的氧化石墨烯溶液中45s，随后以8cm/min的速度拉出并置于11500GS的均匀磁场中，65℃烘干处理，此过程重复4次，在活化磁性粉末有机硅树脂表面包覆经官能团修饰的氧化石墨烯，得到不稳定仿生纤毛；
（6）将步骤（5）所得的不稳定仿生纤毛置于14W的350nm紫外光线下照射17h，得到稳定的仿生纤毛。
所述的经官能团修饰的氧化石墨烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）对于极性液体，官能团为异氰酸酯；
（a）将干燥的氧化石墨烯加入质量比为1:3二甲基酰胺中，然后加入和氧化石墨烯质量比为1:0.3的苯，将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应1.3h；
（b）将以上步骤（a）所得倒入三氯乙烯，过滤、洗涤，并重复该步骤5次；
（c）将以上步骤（b）所得置于真空烤箱中60℃干燥即可得异氰酸酯修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得的异氰酸酯修饰的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
（2）对于非极性液体，官能团为丙烯胺；
（a）将氧化石墨烯溶于水中，加入氧化石墨烯与丙烯胺质量比为1:4的丙烯胺乙醇溶液，并将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应1.3h；
（b）将以上步骤（a）中所得使用50%的酒精溶液清洗5次后使用丙酮清洗1次；
（c）将以上步骤（b）中所得置于真空烤箱60℃干燥即可得丙烯胺修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得丙烯胺修饰的氧化石墨烯溶于水中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
所述的模板为聚乙烯醇聚合物制造的多孔的圆台型结构，可溶解于95℃以上热水，模板侧面锥度与聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体锥度相同。
实施例3
聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1安装在支架2下部，所述磁场线圈3安装在支架2上并位于对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1上方，聚焦超声换能器4安装在支架2上、且位于磁场线圈3上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1主体101下方内壁上有仿生纤毛，主体101上方为储液腔；
所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：
（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:3进行混合，所述磁性粉末为直径200nm的钴；
（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：1.5加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在200W功率下进行超声分散10min，使用机械搅拌器在1500r/min转速搅拌30min，加入有机硅树脂质量20%的硅氧烷并继续搅拌10min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；
（3）将步骤（2）所得的磁性粉末有机硅树脂悬浊液包覆于模板上并填充在模板孔洞中，并压入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体中，并置于8000GS的均匀磁场中诱导磁性粉末进行自组装过程，并在75℃固化12小时，使其均匀分布于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内壁，后置于120℃热水中溶解模板，得到固化磁性粉末有机硅树脂；
（4）对步骤（3）所得固化磁性粉末有机硅树脂进行空气氛辉光等离子体辐照，使其表面活化后用无水乙醇清洗5遍并在80℃环境下烘干，得到活化磁性粉末有机硅树脂；所述的空气氛辉光等离子体的操作参数为：120V电压，2.0A电流；所述辐照采用14W的300nm的紫外光线辐照16h；
（5）将步骤（4）中所得活化磁性粉末有机硅树脂浸于经官能团修饰的氧化石墨烯溶液中60s，随后以15cm/min的速度拉出并置于15000GS的均匀磁场中，70℃烘干处理，此过程重复5次，在活化磁性粉末有机硅树脂表面包覆经官能团修饰的氧化石墨烯，得到不稳定仿生纤毛；
（6）将步骤（5）所得的不稳定仿生纤毛置于14W的350nm紫外光线下照射24h，得到稳定的仿生纤毛；
所述的经官能团修饰的氧化石墨烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）对于极性液体，官能团为异氰酸酯；
（a）将干燥的氧化石墨烯加入质量比为1:5二甲基酰胺中，然后加入和氧化石墨烯质量比为1:0.5的苯，将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5h；
（b）将以上步骤（a）所得倒入三氯乙烯，过滤、洗涤，并重复该步骤5次；
（c）将以上步骤（b）所得置于真空烤箱中60℃干燥即可得异氰酸酯修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得的异氰酸酯修饰的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
（2）对于非极性液体，官能团为丙烯胺；
（a）将氧化石墨烯溶于水中，加入氧化石墨烯与丙烯胺质量比为1:6的丙烯胺乙醇溶液，并将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应2h；
（b）将以上步骤（a）中所得使用50%的酒精溶液清洗5次后使用丙酮清洗1次；
（c）将以上步骤（b）中所得置于真空烤箱60℃干燥即可得丙烯胺修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得丙烯胺修饰的氧化石墨烯溶于水中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液。
所述的模板为聚乙烯醇聚合物制造的多孔的圆台型结构，可溶解于95℃以上热水，模板侧面锥度与聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体锥度相同。
所述仿生纤毛高度为1-50um，直径为500-1000nm，每平方毫米面积上仿生纤毛阵列的数目为100-10000。
所述氧化石墨烯厚度为5-50nm。
所述的仿生纤毛结构是，磁性粉末103自组装呈长条状并被有机硅树脂105固定，有机硅树脂连接在聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体101内表面上，氧化石墨烯102包覆在有机硅树脂105表面，氧化石墨烯102表面修饰有难溶于喷射液体材料的官能团104。
仿生纤毛能够在磁场线圈3产生的交变磁场的下实现来回摆动，且不与喷射液体材料黏附，并将其推入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴1底部，并由聚焦超声换能器提供动力对微滴进行运动加速，直至喷出。

Claims (6)

1.一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴安装在支架下部，磁场线圈安装在支架上并位于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴上方，聚焦超声换能器安装在支架上、且位于磁场线圈上，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体下方内壁上有仿生纤毛，主体上方为储液腔。
2.根据权利要求1所述的一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于，所述的仿生纤毛是由下列步骤制得的：
（1）将磁性粉末和有机硅树脂按照质量比1:1-1:3进行混合，所述磁性粉末为直径50-200nm的钴；
（2）将溶剂二甲苯按和有机硅树脂质量比1：0.1~1.5加入步骤（1）中的混合物中，并使用超声分散器在150-200W功率下进行超声分散6-10min，使用机械搅拌器在1200-1500r/min转速搅拌10-30min，加入有机硅树脂质量10%-20%的硅氧烷并继续搅拌5-10min得到磁性粉末有机硅树脂悬浊液；
（3）将步骤（2）所得的磁性粉末有机硅树脂悬浊液包覆于模板上并填充在模板孔洞中，并压入聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体中，并置于3000-8000GS的均匀磁场中诱导磁性粉末进行自组装过程，并在60-75℃固化6-12小时，使其均匀分布于聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体内壁，后置于95-120℃热水中溶解模板，得到固化磁性粉末有机硅树脂；
（4）对步骤（3）所得固化磁性粉末有机硅树脂进行空气氛辉光等离子体辐照，使其表面活化后用无水乙醇清洗3-5遍并在50-80℃环境下烘干，得到活化磁性粉末有机硅树脂；所述的空气氛辉光等离子体的操作参数为：80-120V电压，1.0-2.0A电流；所述辐照采用14W的200-300nm的紫外光线辐照8-16h；
（5）将步骤（4）中所得活化磁性粉末有机硅树脂浸于经官能团修饰的氧化石墨烯溶液中30-60s，随后以1.0-15cm/min的速度拉出并置于8000-15000GS的均匀磁场中，60-70℃烘干处理，此过程重复3-5次，在活化磁性粉末有机硅树脂表面包覆经官能团修饰的氧化石墨烯，得到不稳定仿生纤毛；
（6）将步骤（5）所得的不稳定仿生纤毛置于14W的350nm紫外光线下照射10-24h，得到稳定的仿生纤毛。
3.根据权利要求2所述的一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于，所述的经官能团修饰的氧化石墨烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）对于极性液体，官能团为异氰酸酯；
（a）将干燥的氧化石墨烯加入质量比为1:1~5二甲基酰胺中，然后加入和氧化石墨烯质量比为1:0.2~0.5的苯，将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5-2h；
（b）将以上步骤（a）所得倒入三氯乙烯，过滤、洗涤，并重复该步骤5次；
（c）将以上步骤（b）所得置于真空烤箱中60℃干燥即可得异氰酸酯修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得的异氰酸酯修饰的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液；
（2）对于非极性液体，官能团为丙烯胺；
（a）将氧化石墨烯溶于水中，加入氧化石墨烯与丙烯胺质量比为1:2~6的丙烯胺乙醇溶液，并将混合物置于不锈钢反应釜中加热至90℃反应0.5-2h；
（b）将以上步骤（a）中所得使用50%的酒精溶液清洗5次后使用丙酮清洗1次；
（c）将以上步骤（b）中所得置于真空烤箱60℃干燥即可得丙烯胺修饰的氧化石墨烯；
（d）将以上步骤（c）所得丙烯胺修饰的氧化石墨烯溶于水中，得到经官能团修饰的氧化石墨烯溶液。
4.根据权利要求2所述的一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于，所述的模板为聚乙烯醇聚合物制造的多孔的圆台型结构，可溶解于95℃以上热水，模板侧面锥度与聚对苯二甲酸乙二醇酯喷嘴主体锥度相同。
5.根据权利要求2或3所述的一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于：所述仿生纤毛高度为1-50um，直径为500-1000nm，每平方毫米面积上仿生纤毛阵列的数目为100-10000。
6.根据权利要求2或3 所述的一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置，其特征在于：所述氧化石墨烯厚度为5-50nm。
CN201611009056.9A 2016-11-16 2016-11-16 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置 Active CN106362899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611009056.9A CN106362899B (zh) 2016-11-16 2016-11-16 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611009056.9A CN106362899B (zh) 2016-11-16 2016-11-16 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106362899A CN106362899A (zh) 2017-02-01
CN106362899B true CN106362899B (zh) 2018-10-30

Family

ID=57891086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611009056.9A Active CN106362899B (zh) 2016-11-16 2016-11-16 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106362899B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107930943A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 张鲁东 一种五金喷漆烘干装置及其使用方法
CN107824374A (zh) * 2017-12-11 2018-03-23 安吉智居装饰设计工程有限公司 一种五金喷漆烘干机器人
CN108057555A (zh) * 2017-12-30 2018-05-22 方建松 一种五金喷漆烘干装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992410A1 (en) * 2007-03-12 2008-11-19 Stichting Dutch Polymer Institute Microfluidic system based on actuator elements
CN101378836A (zh) * 2006-02-07 2009-03-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 响应于多刺激的用于微流体的致动器元件
CN101631617A (zh) * 2007-03-12 2010-01-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 基于致动器元件的微流体系统
CN103818877A (zh) * 2013-12-19 2014-05-28 中国兵器工业集团第五三研究所 一种借助运动手段取向碳纳米管的方法及装置
CN206286121U (zh) * 2016-11-16 2017-06-30 吉林大学 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0999934B1 (en) * 1997-07-15 2005-10-26 Silver Brook Research Pty, Ltd A thermally actuated ink jet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101378836A (zh) * 2006-02-07 2009-03-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 响应于多刺激的用于微流体的致动器元件
EP1992410A1 (en) * 2007-03-12 2008-11-19 Stichting Dutch Polymer Institute Microfluidic system based on actuator elements
CN101631617A (zh) * 2007-03-12 2010-01-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 基于致动器元件的微流体系统
CN103818877A (zh) * 2013-12-19 2014-05-28 中国兵器工业集团第五三研究所 一种借助运动手段取向碳纳米管的方法及装置
CN206286121U (zh) * 2016-11-16 2017-06-30 吉林大学 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Artificial Cilia：Generation of Magnetic Actuators in Microfluidic Systems;Jacob Belardi 等;《Advanced Functional Materials》;20111231;第3314-3320页 *
Magnetic Micro Actuator Using Interactive Force between Magnetic Elements;Kenji Hatama 等;《Japanese Journal of Applied Physics》;20121231;第832-843页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106362899A (zh) 2017-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106362899B (zh) 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置
Lee et al. Optimization of experimental parameters to determine the jetting regimes in electrohydrodynamic printing
CN104723678B (zh) 一种批量微液滴的电流体动力制备装置和方法
CN105563841B (zh) 一种多孔三维部件的3d打印制作方法及设备
CN103407163B (zh) 一种微纳三维打印喷头装置
CN106273491B (zh) 喷射角度可控超声微滴喷射增材制造装置及方法
CN106273497A (zh) 一种多材料复合3d打印机及其工作方法和应用
CN104002474A (zh) 具有微纳复合结构的超疏水且粘附可调表面的制备方法及其应用
CN106142571B (zh) 无级变速多材料超声微滴喷射增材制造装置及方法
JP2015189007A (ja) 造形物の製造方法
CN105129769A (zh) 微滴喷射装置及采用微滴喷射装置沉积制备CNTs薄膜的方法
JP2011101834A (ja) 立体造形物の造形方法及び造形装置
CN109366980B (zh) 一种激光辅助电喷射原位打印制造方法
US20080041532A1 (en) System for fabricating nanoparticles
CN107159490A (zh) 微滴喷射机器人及机器人微滴喷射控制方法
TW200521075A (en) Method of producing three-dimensional structure and fine three-dimensional structure
CN206286121U (zh) 一种仿纤毛式高精度纳米微滴喷头装置
CN109849328B (zh) 基于均匀石墨烯微滴喷射的3d嵌入式柔性太赫兹超材料微结构制备方法
Umezu et al. Fundamental characteristics of bioprint on calcium alginate gel
CN203344321U (zh) 微纳三维打印喷头装置
CN102115025B (zh) 采用超声聚焦微喷制备聚苯乙烯微球微阵列的方法
CN117141119A (zh) 一种混合气溶胶喷墨打印装置及方法
CN205969971U (zh) 无级变速多材料超声微滴喷射增材制造装置
CN106587041A (zh) 一种基于喷墨打印技术的薄膜制备装置及制备方法
CN109092208A (zh) 一种微液滴制造系统及制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant