[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

本發明公開了一種可控制咖啡環效應的成膜方法、成膜裝置及控制方法，其通過設置圖像采集裝置，用于實時監測液滴沉積成膜過程，通過觀察咖啡環形成圖像，結合“咖啡環效應”的影響因素，在沉積過程中，根據實驗要求，抑制或利用“咖啡環效應”成膜，最終達到了實時監測和變換的目的，制作復雜圖形的薄膜。還可以通過上述方法，獲取某一材料的最佳成膜參數，再以該參數進行成膜，最終制作出均勻復雜圖形的薄膜。

技術領域

本發明涉及微滴噴射配套裝置領域，具體涉及一種可控制咖啡環效應的成膜方法、成膜裝置及該成膜裝置的控制方法。

背景技術

在噴墨打印后，油墨功能溶質的均勻沉積對高精度圖案的形成及所制備器件的性能與應用都非常重要。在噴墨打印過程中，不僅需要調節參數，控制液滴噴射的穩定狀態，而且需要控制液滴沉積形貌。在1997年Deegan提出的，當一滴咖啡或者茶滴落桌面時，其顆粒物質就會在桌面上留下一個被染色的環狀物，而且環狀物的顏色是不均勻的，邊緣部分要比中間更深一些的現象，這一現象被稱為“咖啡環效應”。

在“咖啡環效應”的研究過程中，較大多數的研究在于抑制其作用，例如楊帆等人在研究納米金屬導電油墨制備（CN201410849618.5）中，通過改變金屬顆粒形狀和添加劑的方法，抑制“咖啡環效應”，達到均勻成膜的效果；一部分研究者利用“咖啡環效應”，例如胡安明等人在制備納米銀顆粒薄膜和有序納米銀薄膜（CN201510601468.0）中利用三相線的移動從而控制“咖啡環效應”，應用于納米薄膜的制備以及有序銀導線的圖案成型；李耘等人在研究噴墨印刷金屬圖案的制備方法（CN106335298A）中，利用“咖啡環效應”一次噴墨，再利用馬拉高尼回流完成圖案的二次填充，完成金屬圖案成形。上述研究控制因素單一，且不是從“咖啡環效應”的影響因素出發，不能很好地控制“咖啡環效應”對圖案的影響。

在溶質和溶劑確定的情況下，“咖啡環效應”的影響因素一般有溫度和pH值等。CN107379804A公開的“一種大面積高均勻性薄膜噴墨打印方法及打印系統”，就是通過升溫抑制咖啡環效應。《化學學報》2012年的一篇《噴墨打印高精度圖案研究進展》的文章中提及pH值對咖啡環效應的影響：pH5.8時，粒子與基底吸引力占主導，沉積相對均勻；5.8PH8.9時馬拉哥尼回流占主導，可以抑制“咖啡環效應”；PH8.9時，粒子與基底的排斥力占主導，極易形成“咖啡環效應”。

雖然現有技術已經對“咖啡環效應”的影響因素在成膜制備工藝中進行了研究，但是卻不能在沉積過程中實時檢測，并根據實際要求抑制或利用“咖啡環效應”成膜，以制作復雜圖形的薄膜。再者，對于不同溶質溶劑的成膜材料，具有不同較佳的溫度或pH值等影響“咖啡環效應”的參數，如果能事先獲取這些參數，并以這些最佳參數控制成膜過程，則可以很好的完成均勻沉積，并達到預期的圖案成型要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種成膜方法、成膜裝置及成膜裝置的控制方法，其通過實時監測液滴沉積成膜過程，以對“咖啡環效應”的影響參數進行控制并成膜，或者獲取影響“咖啡環效應”的最佳參數，再通過該參數進行成膜。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種可控制咖啡環效應的成膜方法，通過圖像采集裝置實時監測液滴沉積成膜過程，再根據監測的圖像，通過調節“咖啡環效應”的影響參數，控制“咖啡環效應”，完成均勻沉積薄膜。

一種可控制咖啡環效應的成膜方法，通過圖像采集裝置實時監測液滴沉積成膜過程，再根據監測的圖像，通過調節“咖啡環效應”的影響參數，直到獲取最佳成膜參數值；成膜時，通過該最佳成膜參數值控制成膜過程，最終完成均勻沉積薄膜。

一種可控制咖啡環效應的成膜裝置，包括微滴噴射裝置、圖像采集裝置、中控單元及“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液滴成膜附近，用以實時對液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。