CN114475036A - 一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，属于喷墨打印技术领域。该方法先加热基板得到液滴沸腾关于液滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾的临界温度，然后加热目标靶面使其温度在墨滴沸腾的核态沸腾阶段，根据提前设计好的图案在加热靶面上喷墨打印沉积功能材料薄膜，本发明通过利用喷墨墨滴在核态沸腾阶段的沉积点具有直径小、蒸发速率快的特点，在进行喷墨打印沉积前，将基板加热到核态沸腾阶段，在核态沸腾阶段能够极大的提高喷墨打印沉积图案的质量、精度和效率。

Description

一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法
技术领域
本发明属于喷墨打印技术领域，具体涉及一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法。
背景技术
基于喷墨打印工艺的薄膜印刷技术具有设备体积小、操作简单方便、打印噪音低、效率高、污染小等优点，能够快速、便捷、绿色地将功能材料墨水通过喷嘴产生液滴沉积在目标靶面。将有机或者无机功能材料墨水沉积在目标靶面，能够实现电子线路或者薄膜的制备。因为喷墨打印沉积图案的质量受到多因素的影响，许多技术通过外界主动控制的方式提高喷墨打印图案的质量和精度。
传统的提高喷墨打印图案的质量方法分为两类，即通过对功能材料墨水进行处理或者对目标靶面进行表面改性。对功能材料墨水进行处理有可能影响墨水或者打印的稳定性，甚至会对沉积图案造成不必要的污染，影响薄膜的使用性能。对目标靶面进行表面改性有可能破坏原靶面的结构，影响靶面或者沉积薄膜的应用性能。因此，需要发展一种不破碎功能材料墨水或者目标靶面的性能即能够提高喷墨打印图案质量的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，该方法能够提高喷墨打印沉积图案的质量、精度和效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，该方法包括：
步骤一：探寻临界温度
将功能材料墨滴沉积在加热目标靶面上，提高靶面温度，得到墨滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾的临界温度；
步骤二：加热沉积靶面
将沉积靶面加热至核态沸腾阶段；
步骤三：喷墨打印沉积
设定喷墨打印设备的打印速度、点间距和打印高度，并输入沉积图案，通过喷墨打印设备在加热的目标靶面上喷墨打印得到沉积功能材料薄膜。
优选的是，所述的功能材料墨滴为商用银墨水或铜纳米微粒墨水。
优选的是，所述的步骤二的沉积靶面为平面或曲面基板。
优选的，步骤二加热采用加热板或者激光加热方法。
优选的是，所述的基板为平面时，将基板放置于加热板上进行加热；基板为曲面时，在基板背面贴上加热膜进行加热。
优选的是，所述的功能材料薄膜的厚度＜0.01mm。
本发明的有益效果
本发明提供一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，该方法包括探寻临界温度、加热沉积靶面和喷墨打印沉积三个步骤，首先根据功能材料墨水和目标靶面的物性，加热基板得到液滴沸腾关于液滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾的临界温度，然后加热目标靶面使其温度在墨滴沸腾的核态沸腾阶段，根据提前设计好的图案在加热靶面上喷墨打印沉积功能材料薄膜，和现有技术相对比，本发明通过利用喷墨墨滴在核态沸腾阶段的沉积点具有直径小、蒸发速率快的特点，在进行喷墨打印沉积前，将基板加热到核态沸腾阶段，在核态沸腾阶段能够极大的提高喷墨打印沉积图案的质量、精度和效率。
附图说明
图1为本发明一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法的流程图；
图2为本发明实施例1商业墨水沉积点直径随靶面温度的变化曲线。
具体实施方式
一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤一：探寻临界温度
将功能材料墨滴沉积在加热目标靶面上，提高靶面温度，得到墨滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾的临界温度；
喷墨墨滴撞击加热目标靶面后液滴蒸发/沸腾后沉积得到功能材料纳米颗粒，随着基板温度的升高，墨滴依次历经液滴蒸发、核态沸腾、过渡沸腾和Leidenfrost沸腾。喷墨墨滴在核态沸腾阶段的沉积点具有直径小、蒸发速率快的特点，因此在喷墨打印前，先实验得到功能材料墨水和沉积靶面之间关于液滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾间的临界温度，所述的临界温度是根据墨水材料和基板材料种类而变化的；所述的功能材料墨滴优选为商用银墨水或铜纳米微粒墨水。
步骤二：加热沉积靶面
将沉积靶面加热至核态沸腾阶段；
本发明所述的加热方式优选为使用加热板或者激光加热，如果基板是平面，将基板放置于加热板上进行加热；如果基板是曲面，在基板背面贴上加热膜进行加热，或者使用激光器对沉积靶面进行加热处理。在核态沸腾阶段温度越高，喷墨打印沉积点的直径越小，打印图案精度和质量越高。因此加热目标靶面温度在核态沸腾温度较高阶段。
步骤三：喷墨打印沉积
设计好喷墨打印图案，输入打印速度、点间距和打印高度，通过喷墨打印设备在加热的目标靶面上喷墨打印得到沉积功能材料薄膜。
所述的打印速度优选为20mm/s，点间距优选为0.05mm，打印高度优选＜0.5mm，所述的功能材料薄膜的厚度＜0.01mm。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1商用银墨水在加热陶瓷基板上点阵的喷墨打印沉积
步骤一：探寻临界温度
将商用银墨水沉积在陶瓷基板上，提高基板温度，得到墨滴蒸发和核态沸腾的临界温度为100℃，核态沸腾和过渡沸腾的临界温度为200℃。步骤二：加热沉积靶面
将陶瓷基板加热至核态沸腾阶段，具体加热至150℃；
步骤三：喷墨打印沉积
设计好喷墨打印图案，输入打印速度20mm/s、点间距0.05mm和打印高度＜0.5mm，通过喷墨打印设备在加热的陶瓷基板上喷墨打印得到沉积功能材料薄膜。所述的薄膜厚度为5μm。
图2为商用银墨水在陶瓷基板上喷墨打印点阵的平均直径在不同基板温度下的变化曲线。从图2可以看出，随着靶面温度的升高，沉积点的直径逐渐减小。沉积点直径越小，喷墨打印沉积图案的质量和精度越高。证明了液滴沸腾是一种能够提高喷墨打印沉积图案质量的方法。

Claims (6)

1.一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一：探寻临界温度
将功能材料墨滴沉积在加热目标靶面上，提高靶面温度，得到墨滴蒸发、核态沸腾和过渡沸腾的临界温度；
步骤二：加热沉积靶面
将沉积靶面加热至核态沸腾阶段；
步骤三：喷墨打印沉积
设定喷墨打印设备的打印速度、点间距和打印高度，并输入沉积图案，通过喷墨打印设备在加热的目标靶面上喷墨打印得到沉积功能材料薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，所述的功能材料墨滴为商用银墨水或铜纳米微粒墨水。
3.根据权利要求1所述的一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，所述的步骤二的沉积靶面为平面或曲面基板。
4.根据权利要求1所述的一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，步骤二加热采用加热板或者激光加热方法。
5.根据权利要求3所述的一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，所述的基板为平面时，将基板放置于加热板上进行加热；基板为曲面时，在基板背面贴上加热膜进行加热。
6.根据权利要求1所述的一种基于液滴沸腾的提高喷墨打印质量的方法，其特征在于，所述的功能材料薄膜的厚度＜0.01mm。
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