[發明專利]一種基于PVC熱收縮法制備納米尺度電射流噴針的方法

在審

• 申請號: 201910879752.2
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110587986A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 殷志富;楊雪;姜新巖;王東方;王維航;于騰飛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B33Y30/00
• 代理公司: 22212 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李榮武

本發明涉及納米尺度電射流噴針制備，特別是涉及一種基于PVC熱收縮法制備納米尺度電射流噴針的方法。本發明采用PVC熱收縮特性制作電射流噴針納米溝道結構，制造后的納米溝道寬度可達280納米。整個納米尺度電射流噴針制造共包含三個步驟。即：納米尺度電射流噴針結構雕刻；納米尺度電射流噴針基底制造；納米尺度電射流噴針基底鍵合。

技術領域

本發明涉及納米尺度電射流噴針制備，特別是涉及一種利用PVC(聚氯乙烯)熱收縮法制備納米尺度電射流噴針工藝。

背景技術

電射流打印具有打印分辨率高、特征尺寸可達納米級、對打印墨水適應性強等優點，因此該技術一經提出，就獲得了各領域學者廣泛關注。目前，電射流打印已經能夠打印出特征尺寸小于100nm的金屬和聚合物結構。電射流打印是基于電液流體效應，即電射流噴針內的流體在機械力、電場力等力的作用下，形成半圓形的液面(彎液面)。當電場力突破液體表面張力時，在彎液面處會形成精細射流(電射流)。該射流直徑比電射流噴針內徑小10至100倍，射流直徑可達到納米級別。因此電射流打印可用于納米分辨率結構打印。

實驗表明，采用100微米內徑噴針可打印出特征尺寸約60微米的結構；利用38微米內徑噴針可打印出特征尺寸約10微米的結構；采用10微米內徑噴針能夠打印出特征尺寸約7微米的結構。可見，電射流噴針內徑是決定電射流打印分辨率的重要因素，實現納米級分辨率依賴于納米尺度電射流噴針制造技術。然而目前納米尺度電射流噴針制造通常采用電子束、質子數或離子束等高能電子束進行加工，加工效率低、制造成本極為高昂。為了降低生產成本，雖然研究學者已經開發出了低成本納米尺度電射流噴針制造工藝，如側墻工藝、犧牲層技術和硅各項異性刻蝕技術等，但是這些方法工藝步驟繁多、生產周期長、納米溝道制造精度低，不適合批量納米尺度電射流噴針制造。另外，納米尺度電射流噴針內徑僅為納米尺度，使用過程中容易堵塞，實驗過程中損耗大。因此，需要開發一種低成本、高精度、可控的納米尺度噴針制造方法，解決納米尺度電射流噴針制造高成本、工藝繁瑣問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，針對以往納米尺度電射流噴針制造技術高成本、復雜工藝、不可控等問題，提出一種利用PVC熱收縮法制備納米尺度電射流噴針的新方法。

本發明提供的一種利用PVC熱收縮和PVC熱壓，制作納米尺度電射流噴針的方法，該方法包括以下步驟：

(1)利用劃痕設備，在PVC熱縮片基底上雕刻出墨水引流溝道、微米溝道和儲液池。

(2)將雕刻后的PVC熱縮片基底放置于熱壓機上，加熱并熱壓后，形成納米尺度電射流噴針基底。

(3)將PVC納米尺度電射流噴針基底和PVC蓋板對準并熱壓鍵合，形成納米尺度電射流噴針。

本發明與現有納米尺度電射流噴針制作方法相比，其優勢在于制造工藝簡單，生產成本低，生產效率高，不依賴于需昂貴設備。

附圖說明

圖1是納米尺度電射流噴針制作流程示意圖。

圖中：1PVC熱縮片基底；2電射流噴針儲液池；3電射流噴針墨水引流溝道；4電射流噴針微米溝道；5熱縮后的PVC納米尺度電射流噴針基底；6納米尺度電射流噴針蓋板。

具體實施方式

下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明專利的具體實施方式。

1.納米尺度電射流噴針結構雕刻

(1)利用雕刻機將PVC熱縮片裁剪成5×8厘米的PVC熱縮片基底1(輪廓形狀如圖1a所示)。采用酒精-水混合溶液對PVC熱縮片基底進行超聲清洗并用氮氣吹干。其中酒精濃度為10％(用濃度酒精進行清洗可防止PVC熱縮片溶脹和變形)，超聲功率為50瓦，超聲時長為10分鐘。