[發明專利]微滴噴射打印裝置及利用該裝置制備石墨烯超材料微結構的方法

有效

• 申請號: 201710036462.2
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106891414B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 齊樂華;連洪程;羅俊;瞿懷遠;胡克文;張蕊蕊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種利用微滴噴射打印裝置制備石墨烯超材料微結構的方法，其特征在于包括以下步驟：

首先根據微結構的形狀與尺寸要求，利用計算機(11)中的CAD軟件對整體微結構進行建模，并將三維模型保存為STL文件，再將STL文件導入指定的切片數據處理軟件，獲得數控成型G代碼文件；

然后進行噴射裝置的清洗和連接，將儲液器(3)和連接儲液器(3)與壓電微噴頭(4)的輸液管超聲清洗30～60分鐘，將噴嘴直徑為50～200μm的壓電微噴頭(4)與輸液管連接；

將濃度范圍為0.01～5mg/mL的石墨烯分散液超聲分散30～60分鐘后裝入儲液器3內，此過程避免雜質落入儲液器(3)內；裝好石墨烯分散液后，對壓電微噴頭(4)進行疏通檢查，確保壓電微噴頭(4)的噴嘴能噴射出豎直穩定的射流；

將壓電微噴頭(4)裝夾在三維聯合運動基板(7)上方的懸梁上，調節儲液器(3)相對壓電微噴頭(4)的高度位置，使儲液器(3)內液面低于壓電微噴頭(4)下端面1～30mm，以利于石墨烯微滴(5)的形成；通過壓力控制器(2)使石墨烯分散液充滿連接儲液器(3)與壓電微噴頭(4)的輸液管；

開始打印前，根據石墨烯分散液的粘度和表面張力特性，通過壓電陶瓷驅動器(9)在1～500Hz頻率范圍、5～40μs脈寬范圍內進行調節，并通過調節壓力控制器(2)給儲液器(3)內液體，進而給壓電微噴頭(4)的噴嘴出口處液體施加大小可控的負壓，調試得到穩定噴射、直徑分布均勻的石墨烯微滴(5)；

采用去離子水清洗單晶硅片、載玻片或PET，在三維聯合運動基板(7)上裝夾單晶硅片、載玻片或PET作為微結構基底(6)，利用溫控儀(10)對微結構基底(6)在25～100℃溫度范圍內進行溫度控制；

獲得單顆、穩定、尺寸均勻的微滴后，且微結構基底(6)達到設定溫度值時，根據之前獲得的數控成型G代碼文件，通過三維聯合運動基板控制器(8)精確控制三維聯合運動基板(7)運動，配合石墨烯微滴(5)的定點按需噴射，在微結構基底(6)上逐點、逐線、逐層地堆積出石墨烯微結構圖案；同時利用溫控儀(10)控制石墨烯微滴(5)沉積過程的蒸發速率和溶質遷移，最終形成石墨烯超材料微結構。