[發明專利]一種仿纖毛式高精度納米微滴噴頭裝置

有效

• 申請號: 201611009056.9
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106362899B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 吳文征;劉巍;李桂偉;武子超;蔣吉利;杜海東;趙繼
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B05B17/06
• 分類號: B05B17/06;B05B12/08;B05B13/02;D01F6/94;D01F1/10;D06M10/02;D06M11/74
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種仿纖毛式高精度納米微滴噴頭裝置，屬于液滴噴頭裝置。聚對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴安裝在支架下部，所述磁場線圈安裝在支架上并位于對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴上方，聚焦超聲換能器安裝在支架上、且位于磁場線圈上，所述的聚對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴主體下方內壁上有仿生纖毛，主體上方為儲液腔。優點是結構新穎，通過交變磁場控制磁性粉末的擺動，實現噴射液體材料進行納米級運動，非接觸式聚焦超聲提供微滴動力提高噴射速度，極大提高了微滴噴射精度；噴射的液滴直徑小于噴頭直徑，可用于電化學電解液、細胞懸浮液、低粘度光敏樹脂等一切低粘度液滴材料的噴射。

技術領域

本發明涉及一種液滴噴頭裝置，具體涉及到一種仿纖毛式高精度納米微滴噴頭裝置。

背景技術

微滴噴射技術是通過外力作用使得液體以微滴的形式從噴嘴中射出的技術，噴射的液滴體積十分精準，一般可達納升至微升量級，甚至可達皮升量級，該技術具有分辨率高、結構簡單、適用材料范圍廣等特點，應用范圍廣實用性強具有廣闊的應用前景。

微滴噴射的技術關鍵取決于微滴噴頭，目前典型的微滴噴射技術原理有氣動式、機械式、熱泡式、壓電式等：

1）氣動式微滴噴頭通過控制噴頭內的壓縮氣體，給料管或針管的液體材料一個壓力作用實現定量噴射。該噴頭適用于廣泛的液體材料，噴射液滴的直徑取決于壓縮氣體對液體材料作用壓力大小和作用時間長短。但噴射過程中壓縮氣體體積增大導致壓強減小，氣體存在的滯后性和可壓縮性會導致液體材料在噴嘴的噴射滯后，響應速度變慢，一致性也發生變化，同時難以保證較高的精度；

2）機械式微滴噴頭通過機械運動（活塞等運動）將噴頭里的液體材料擠出并噴射至基板上，液滴大小和擠出速度受到噴口直徑和機械運動的影響，適用于高粘度液體的噴射，但由于噴頭腔體中有運動部件，噴頭內部存在機械磨損和沖擊，液體材料可能發生性質變化；

3）熱氣泡式微滴噴頭通過噴頭局部加熱產生熱氣泡，氣泡壓力作用液滴噴出，該方法受材料限制較大，噴射材料在加熱過程中對化學或物理性質的有一定影響，從而影響噴射精度；

4）壓電式微滴噴頭通過電壓脈沖使壓電晶體產生位移或機械振動，導致噴頭針管內部壓力改變，產生的壓力使得液體材料克服其表面張力并噴出，但壓電晶體振動幅度為微米級，無法實現納米級液滴噴射，且噴射液滴頻率無法大范圍變化。

目前的微滴噴頭均無法實現穩定納米級微滴噴射，且存在噴射過程中形成的液滴直徑均大于噴嘴直徑，無法噴射小于等于噴嘴直徑的液滴等缺點。

發明內容

本發明提供一種仿纖毛式高精度納米微滴噴頭裝置，以解決當前液滴噴射精度較低、及當前噴頭噴射液滴均存在的液滴直徑大于噴頭直徑的問題。

本發明采取的技術方案是：聚對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴安裝在支架下部，所述磁場線圈安裝在支架上并位于對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴上方，聚焦超聲換能器安裝在支架上、且位于磁場線圈上，所述的聚對苯二甲酸乙二醇酯噴嘴主體下方內壁上有仿生纖毛，主體上方為儲液腔。

所述的仿生纖毛是由下列步驟制得的：

（1）將磁性粉末和有機硅樹脂按照質量比1:1-1:3進行混合，所述磁性粉末為直徑50-200nm的鈷；

（2）將溶劑二甲苯按和有機硅樹脂質量比1：0.1~1.5加入步驟（1）中的混合物中，并使用超聲分散器在150-200W功率下進行超聲分散6-10min，使用機械攪拌器在1200-1500r/min轉速攪拌10-30min，加入有機硅樹脂質量10%-20%的硅氧烷并繼續攪拌5-10min得到磁性粉末有機硅樹脂懸濁液；