安泰高压放大器在电喷射打印平台打印测试中的应用

实验名称：毛细浸润过程实验测试

测试目的：本章设计并搭建了电喷射打印实验系统，对所制备的硅尖打印头进行打印测试。该打印系统主要包括龙门式多维伺服运动平台、高压信号发生装置、视觉成像系统、注射与管道系统和硅尖打印头等。在搭建好的实验系统的基础上，配制不同打印溶液，对所设计制作的硅尖打印头进行实验测试。

毛细浸润为整个是打印过程提供墨水的供应工作。良好的毛细浸润效果可以保证整个打印过程的连续性，因此探究整个毛细浸润效果至关重要。

测试设备：高压放大器、信号发生器、微量注射泵、纳米硅尖等。

实验过程：

图1：电喷射打印过程流程图

精密三维打印平台系统主要组成部分有：XYZ三维运动系统、高压信号发生装置、视觉成像系统、注射与管道系统和硅尖打印头。电喷射打印过程的流程图如图1所示，打印墨水通过精密微量注射泵实现供给，最小进给速率可达0.764nL/min。打印接收板为采用标准MEMS清洗工艺清洗干净的厚度为220μm的双抛单晶硅片，并通过导电胶带将其固定在接收法兰盘上。接收法兰盘是通过X-Y轴微动平台做往复运动，最大行程100mm，重复定位精度1μm，有效的保证打印图形的精度。运动平台的运动控制由控制柜实现，通过输入逻辑代码可以实现不同的运动轨迹。针尖打印头与接收基板分别接脉冲高压正负电极上，而脉冲高电压是通过信号发生器和高压放大器两个设备协调控制实现的。

实验中以4wt%的PEO水溶液作为测试溶液，测试了实验中制备出的硅尖打印头的整个毛细浸润过程。如图2所示，开始PEO通过精密微量注射泵以0.764nL/min的流量输送入硅杯储墨池中，接着PEO溶液在自身毛细力的作用下克服自身的粘滞力、表面张力及重力的作用沿着硅尖侧壁向硅尖顶端爬升，如图2（b）；最后硅尖顶端的液膜在毛细力、表面张力、粘滞力及重力的作用下达到稳定，如图2（c）。

图2：毛细浸润实验图（a）初始状态（b）毛细浸润过程（c）液膜稳定阶段

实验结果：

首先根据电喷射打印的原理，搭建了精密三维打印平台系统，然后在搭建好的实验系统的基础上，完成了硅尖打印头的细浸润实验测试。结果表明，经过紫外臭氧表面改性后的硅尖具有良好的浸润效果，能为后续的打印过程供应墨水，保证打印过程的连续性。

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审核编辑 黄宇