[發明專利]可控制咖啡環效應的成膜方法、成膜裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201811215916.3
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109435494B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 謝丹;李波;舒霞云;莫靖宇;許克宇;陳文奐;吳常健
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: B41J3/44
• 分類號: B41J3/44;B41J3/46;B41J29/393
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

1.一種可控制咖啡環效應的成膜裝置，其特征在于：包括微滴噴射裝置(1)、圖像采集裝置(2)、中控單元(3)及“咖啡環效應”影響參數的調節裝置；該圖像采集裝置安裝在微滴噴射裝置中的微滴成膜附近，用以實時對微滴沉積成膜過程進行監測，并將監測圖像傳輸至中控單元；該調節裝置在中控單元的控制下，根據監測圖像，對“咖啡環效應”影響參數進行調節，以控制咖啡環形成過程；所述“咖啡環效應”影響參數的調節裝置包括對微滴從外部進行pH值調節的pH調節裝置(5)；該pH調節裝置包括通過管道相互連接的酸堿液供應裝置(51)及霧化裝置(52)；所述微滴噴射裝置(1)包括工作腔(14)，該工作腔通過一殼體(15)罩于微滴噴射裝置(1)的運動機構上方而形成，微滴噴射裝置的噴頭(11)固定安裝在該殼體(15)頂部；所述霧化裝置(52)安裝在殼體(15)上方一側。

2.根據權利要求1所述的可控制咖啡環效應的成膜裝置，其特征在于：所述的圖像采集裝置(2)安裝在所述微滴噴射裝置(1)的基板(12)下方，其包括上下放置的顯微鏡(21)及高速相機(22)；該基板(12)為透明材料制成。

3.根據權利要求1或2所述的可控制咖啡環效應的成膜裝置，其特征在于：所述“咖啡環效應”影響參數的調節裝置包括對所述微滴噴射裝置(1)的基板(12)的溫度進行調節的溫度調節裝置(4)；該溫度調節裝置包括環形電熱絲柵(41)及液氮供應裝置(42)；所述微滴噴射裝置(1)的運動機構設有殼體，該殼體內設有腔室(16)；所述環形電熱絲柵(41)位于所述基板(12)正下方排列，并與所述中控單元(3)相連；所述液氮供應裝置(42)與該腔室(16)相連通。

4.根據權利要求1或2所述可控制咖啡環效應的成膜裝置的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：啟動微滴噴射裝置(1)開始噴射；

步驟二：啟動圖像采集裝置(2)，實時監測成膜過程中溶液內溶質的動向，當觀察溶質向內部團聚明顯時，表明咖啡環形成被抑制，需要增強“咖啡環效應”；當觀察溶質向外部擴散明顯，說明咖啡環形成過快，需要減弱“咖啡環效應”；

步驟三：調節“咖啡環效應”影響參數，通過步驟二觀察結果，對影響“咖啡環效應”的參數進行調節，直到觀察達到均勻成膜，記錄該參數值，該參數值即為最佳成膜參數值。

5.根據權利要求1或2所述可控制咖啡環效應的成膜裝置的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：做好噴射準備工作；

步驟二：設定最佳成膜參數，將事先實驗好的所采用成膜材料的最佳成膜參數，輸入到中控單元(3)中；

步驟三：通過“咖啡環效應”影響參數的調節裝置調節參數到設定參數值；

步驟四：啟動微滴噴射裝置(1)，開始噴射，直到均勻沉積薄膜。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于進一步包括步驟五：監測成膜過程，在步驟四成膜過程中，通過圖像采集裝置(2)實時監測咖啡環形成過程，修正成膜裝置當前參數并修正設定參數。