CN106696467A - 一种用于液态金属印制的电磁供墨系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及打印耗材技术领域，公开了一种用于液态金属印制的电磁供墨系统，其包括液态金属墨水储蓄仓、输入管、电磁泵、电磁泵控制系统、输出管和打印头，所述电磁泵的进口端通过输入管与液态金属墨水储蓄仓相连，所述电磁泵的出口端通过输出管与打印头相连，所述电磁泵控制系统与所述电磁泵相连，用于控制流经电磁泵的液态金属的方向和压力强度。本发明极大地提高了液态金属打印的连续性和稳定性；当印制停止时，还可以通过电磁泵控制系统反向驱动，避免液态金属在重力作用下的渗漏。
Description
技术领域
本发明涉及打印耗材技术领域，特别是涉及一种用于液态金属印制的电磁供墨系统。
背景技术
随着印刷电子技术的不断进步，以液态金属为代表的导电流体应运而生，使得直写、打印等电路直印技术成为了可能，不仅颠覆了以往传统的电子电路制造模式，在极大地降低了电路制造成本和时间的同时，也使得个人电子制造成为可能。液态金属打印技术在柔性电路、PCB(印制电路板)、天线等电子器件的快速制备上有着得天独厚的优势，具有十分广阔的应用前景。
在现有的液态金属直写和打印中，液态金属墨水在走笔过程中主要依靠自身重力以及对基底材料的浸润和粘附力实现连续的出墨和线路印制，然而，由于金属墨水较强的表面张力，使得印制的流畅性较难保证，特别是当打印头处在非垂直向下状态时，印制出的导电线条的连续性、宽度等就均无法得到有效保证；另一方面，当印制停止时，金属墨水的重力又会导致其在笔头处不必要的渗漏，既浪费液态金属材料又影响印制性能。因而，被动式的供墨机制大大限制了传统液态金属印制技术的适用范围。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何使液态金属在印制时从打印头持续流出并在停止时避免渗漏。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于液态金属印制的电磁供墨系统，其包括液态金属墨水储蓄仓、输入管、电磁泵、电磁泵控制系统、输出管和打印头，所述电磁泵的进口端通过输入管与液态金属墨水储蓄仓相连，所述电磁泵的出口端通过输出管与打印头相连，所述电磁泵控制系统与所述电磁泵相连，用于控制流经电磁泵的液态金属的方向和压力强度。
其中，还包括液位传感器，所述液位传感器设于所述液态金属墨水储蓄仓中，用于检测所述液态金属墨水储蓄仓中的液态金属的液位，所述液位传感器与所述电磁泵控制系统相连。
其中，还包括固定装置，所述固定装置与所述电磁泵固定连接。
具体地，所述液态金属为室温液态金属材料或熔融态的高熔点合金或金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。
其中，所述液态金属墨水储蓄仓的上端为非气密，其下部或底部设有与输入管相连的流出口。
优选地，所述输入管和输出管为柔性管。
其中，所述打印头的朝向可调节。
其中，所述液位传感器可以为接触式液位传感器或非接触式液位传感器。
具体地，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统可以固定于滑动龙门架上。
具体地，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统可以固定于手持式直写笔上。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种用于液态金属印制的电磁供墨系统，其包括液态金属墨水储蓄仓、输入管、电磁泵、电磁泵控制系统、输出管和打印头，所述电磁泵的进口端通过输入管与液态金属墨水储蓄仓相连，所述电磁泵的出口端通过输出管与打印头相连，所述电磁泵控制系统与所述电磁泵相连，用于控制流经电磁泵的液态金属的方向和压力强度；通过电磁泵主动驱动传输管中的液态金属流动，源源不断地将墨水输送至打印头中，极大地提高了液态金属打印的连续性和稳定性；当印制停止时，还可以通过电磁泵控制系统反向驱动，避免液态金属在重力作用下的渗漏。整个装置具有结构简单、组装方便、成本低廉、无噪音等优点。
附图说明
图1为本发明一种用于液态金属印制的电磁供墨系统的连接关系示意图；
图2为本发明实施例1的安装示意图；
图3为本发明实施例2的安装示意图。
图中：1、液态金属墨水储蓄仓；2、输入管；3、电磁泵；4、电磁泵控制系统；5、固定装置；6、输出管；7、打印头；8、液位传感器；9、液态金属；101、用于液态金属印制的电磁供墨系统；102、滑动龙门架；103、待印制物体表面；201、用于液态金属印制的电磁供墨系统；202、手持式直写笔；203、目标材料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，为本发明提供的一种用于液态金属印制的电磁供墨系统，其包括液态金属墨水储蓄仓1、输入管2、电磁泵3、电磁泵控制系统4、输出管6和打印头7，所述液态金属墨水储蓄仓1用来作为装载液态金属9的容器，可以根据需要选用合适的形状和容量大小，容器不能选用会与所使用的液态金属9产生反应的材料，防止对液态金属9造成污染或消耗；所述电磁泵3的进口端通过输入管2与液态金属墨水储蓄仓1相连，所述电磁泵3的出口端通过输出管6与打印头7相连，所述电磁泵3作为液态金属9的主要驱动力来源，负责为打印头7提供液态金属9作为印制墨水，可以根据实际需要单独设计，电磁泵3的泵体不能选用会与所使用的液态金属9产生反应的材料；所述电磁泵控制系统4与所述电磁泵3相连，用于控制流经电磁泵3的液态金属9的方向和压力强度；所述电磁泵控制系统4为电磁泵3提供电源，并能够调节电磁泵3上的电压和电流大小，从而控制电磁泵3的开启、关闭、泵送方向以及泵送能力等。
为了实时检测液态金属9的剩余量，该系统还包括液位传感器8，所述液位传感器8设于所述液态金属墨水储蓄仓1中，用于检测所述液态金属墨水储蓄仓1中的液态金属9的液位，所述液位传感器8与所述电磁泵控制系统4相连，用于将液态金属9的剩余量及时反馈给所述电磁泵控制系统4。
其中，还包括固定装置5，所述固定装置5与所述电磁泵3固定连接。使得整个系统既可以应用于大型自动设备，也可以应用于中小型手持设备，并防止因整个系统固定不稳对打印头7的正常移动造成影响。
具体地，所述液态金属9可以为室温液态金属材料如镓、镓与其他金属的二元或多元合金、钠钾合金、汞等，或熔融态的高熔点合金或金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。
所述液态金属墨水储蓄仓1用于存储和向打印头7供应液态金属，所述液态金属墨水储蓄仓1的上端为非气密，其下部或底部设有与输入管2相连的流出口。
优选地，所述输入管2和输出管6均为柔性管。所述输入管2和输出管6可以根据需要采用合适的口径和长短；输入管2和输出管6不能选用会与所使用的液态金属产生反应的材料，防止对液态金属9造成污染或消耗；在连接过程中可以使用密封胶等手段，确保密封性良好，防止泵压过大导致液态金属从接缝处漏出。所述输出管6为柔性管能够防止对打印头7的正常移动造成影响。
所述打印头7能将液态金属作为墨水印制于目标材料表面上，可以根据需要选择不同类型的打印头7，如圆珠式或多孔式等；所述打印头7的朝向可调节；以满足处于不同空间位置的物体表面进行印制的需求；打印头7不能选用会与所使用的液态金属9产生反应的材料。
其中，所述液位传感器8可以根据需要选择接触式或非接触式液位传感器8。
实施例1
如图2所示，本实施例所使用的液态金属材料为纳米银浆，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统101被固定于滑动龙门架102上，所述滑动龙门架设有X、Y、Z轴，可横向或纵向移动，也可以竖直上下移动；根据龙门架Z轴信号，控制纳米银浆的驱动压力方向，Z轴下降则启动电磁泵正向驱动，保证纳米银浆持续流出至待印制物体表面103，Z轴上升则启动电磁泵反向驱动，阻止纳米银浆的流出和渗漏。
实施例2
如图3所示，与实施例1相比，本实施例所使用的液态金属材料为镓铟合金，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统201被固定于手持式直写笔202上。在本实施例中，打印头7笔尖朝上，可以实现将液态金属电路图形直接印制于目标材料203的侧面和底面上。由于传统液态金属打印中是依靠贮存在笔芯中的墨水其自身的重力作用下流出笔头进行印制，因此需要打印头7朝下，无法在任意角度下进行印制，本系统通过使用电磁泵为打印头7供墨，从而解决了这一问题，能够进一步实现多面印制、曲面印制等功能，同样可以适用于3D印制技术。
本发明的工作原理：在所述用于液态金属印制的电磁供墨系统中，电磁泵泵体在电磁泵控制系统4的调控下，将液态金属从液态金属墨水储蓄仓1中主动抽出，并经由输入管2、电磁泵、输出管6压送至打印头7进行印制；电磁泵控制系统4能够根据供墨系统的开关状态和液位传感器8反馈的液位信息调节电磁泵上的电压和电流大小，从而对电磁泵的开启、关闭、泵送方向以及泵送能力等进行调节；所述打印头7的朝向也可以进行调节，以适应在处于空间不同位置的物体表面进行液态金属的印制。
由以上实施例可以看出，本发明既能够使液态金属在印制时从打印头7持续流出，也能够在停止时避免渗漏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，包括液态金属墨水储蓄仓(1)、输入管(2)、电磁泵(3)、电磁泵控制系统(4)、输出管(6)和打印头(7)，所述电磁泵(3)的进口端通过输入管(2)与液态金属墨水储蓄仓(1)相连，所述电磁泵(3)的出口端通过输出管(6)与打印头(7)相连，所述电磁泵控制系统(4)与所述电磁泵(3)相连，用于控制流经电磁泵(3)的液态金属(9)的方向和压力强度。
2.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，还包括液位传感器(8)，所述液位传感器(8)设于所述液态金属墨水储蓄仓(1)中，用于检测所述液态金属墨水储蓄仓(1)中的液态金属(9)的液位，所述液位传感器(8)与所述电磁泵控制系统(4)相连。
3.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，还包括固定装置(5)，所述固定装置(5)与所述电磁泵(3)固定连接。
4.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述液态金属(9)为室温液态金属材料或熔融态的高熔点合金或金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。
5.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述液态金属墨水储蓄仓(1)的上端为非气密，其下部或底部设有与输入管(2)相连的流出口。
6.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述输入管(2)和输出管(6)为柔性管。
7.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述打印头(7)的朝向可调节。
8.根据权利要求1所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述液位传感器(8)为接触式液位传感器或非接触式液位传感器。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统固定于滑动龙门架上。
10.根据权利要求1-8任一项所述的用于液态金属印制的电磁供墨系统，其特征在于，所述用于液态金属印制的电磁供墨系统固定于手持式直写笔上。
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