211service.com
Nanomēroga tintes druka
Izstrādāts jauna veida tintes printeris, kas spēj precīzi izdrukāt dažādu materiālu punktus tikai 250 nanometru diametrā. Tintes printeris varētu ļaut ātri sintezēt sarežģītas nanomēroga struktūras no dažādiem materiāliem.
Nano druka: Šajā attēlā redzams zieda attēls, kas izdrukāts, izmantojot jaunu elektrohidrodinamisko tintes printeri. Katrs punkts ir tikai astoņus mikrometrus diametrā un sastāv no vienas sienas oglekļa nanocaurulēm.
Mērķis ir veikt ražošanu, saka Džons Rodžerss , inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana Champaign. Jaunie printeri var izmantot plašu materiālu klāstu jaunu ierīču ražošanai, sākot no plastmasas elektronikas un elastīgiem displejiem līdz fotoelementiem un jauniem biomedicīnas sensoriem, saka Rodžerss.
Pētnieki ir pierādījuši, ka jaunās tintes strūklas var izdrukāt ļoti precīzus elektriski vadošu polimēru un oglekļa nanocauruļu modeļus; viņi arī ir parādījuši, ka DNS var izdrukāt, to nesabojājot. To ir grūti izdarīt ar tradicionālajām silīcija ražošanas metodēm, saka Rodžers.
Bieži vien nanomateriāli, kas nepieciešami ultramazu biomedicīnas ierīču un nanomēroga polimēru elektronikas ražošanai, ir šķīdumā, kas nozīmē, ka tie nav piemēroti tradicionālajām mikrofabrikas metodēm. Tādēļ drukāšana ir pievilcīga alternatīva gan izmaksu, gan sarežģītības ziņā, saka Heiko Volfs IBM Cīrihes pētniecības laboratorija Nanomēroga struktūru un ierīču grupa Šveicē.
Taču nanomēroga struktūru modelēšana līdz šim ir izrādījusies sarežģīta. Parastās tintes printeru izšķirtspēja ir ierobežota ar aptuveni 25 mikrometriem, saka Rodžerss.
Tradicionālās tintes printeri darbojas, izspiežot tinti no sprauslas, veidojot pilienus, vai nu karsējot tinti, vai izdarot fizisku spiedienu, lai to izspiestu. Lai gan tas darbojas labi mikrometru skalā, virsmas spraiguma un šķidruma plūsmas problēmas sāk kļūt par šķērsli, kad pētnieki cenšas samazināties. Jo mazāks ir sprauslas izmērs, jo grūtāk ir panākt, lai šķidrums plūst cauri, saka Rodžerss. Tātad pielietojamā spēka apjoms nesamērīgi palielinās.
Lai to pārvarētu, Rodžers un viņa kolēģi izmanto atšķirīgu pieeju, ko sauc par elektrohidrodinamisko tintes (vai e-strūklas) drukāšanu. Mēs velkam šķidrumus, nevis stumjam tos, viņš saka.
Tas ietver elektrisko lauku izmantošanu, lai radītu pilienus, un tas ir atkarīgs no tā, vai šķidrumā ir noteikts daudzums elektriski lādētu daļiņu vai jonu. Kapilārie spēki izvelk šķidrumu no tā rezervuāra, veidojot pussfērisku pilienu, kas karājas no malas, piemēram, ūdens piliens uz krāna.
Izmantojot elektrodus, lai izveidotu elektrisko lauku starp sprauslas galu un substrātu, uz kura vēlaties drukāt materiālu, ir iespējams padarīt pilienu konisku, saka Rodžerss. Viņš saka, ka joni uzkrājas šķidruma virsmā, konusa virsotnē. Šī jonu koncentrācija ļauj konusa galam atdalīties un izveidot pilienu, kas ir tikai daļa no konusa tilpuma.
Jūs varat radīt pilienus, kas ir mazāki par sprauslas diametru, saka Rodžerss. Jūs tiešām tikai nospiežat pilienus. Tikai pašā konusa galā veidojas pilieni.
Izmantojot šo pieeju, Rodžers un viņa kolēģi ir parādījuši, ka viņi var izdrukāt līnijas no materiāla, kura platums ir 700 nanometri, vai atsevišķus punktus, kuru diametrs ir tikai 250 nanometri.
Papildus pilienu izmēram tiek uzlabota arī telpiskā precizitāte, saka Rodžerss. Viņš un viņa komanda diezgan nežēlīgi atklāja, ka lauks, ko izmantoja, lai izveidotu pilienu, arī palīdz virzīt uzlādētu pilienu mērķa substrāta virzienā. Tas bija sava veida bonuss, saka Rodžerss.
Elektrohidrodinamiskie printeri ir izmantoti pagātnē, saka Hovards Taubs , HP Labs asociētais direktors Palo Alto, Kalifornijā. Jaunums šeit ir augstā izšķirtspēja, viņš saka.
Taču, saka Taubs, to, ko šīs jaunās e-strūklas kompensē ar izšķirtspēju, kurām trūkst ātruma. Lauku ģenerēšanai nepieciešamo augsto spriegumu var būt grūti pulsēt, lai ātri drukātu. Parastie printeri var izspiest pilienus aptuveni 10 000 līdz 100 000 reižu sekundē. No otras puses, Rodžersa e-strūklas darbojas ar ātrumu aptuveni 1000 reižu sekundē.
Viens no risinājumiem ir izmantot tintes galviņu blokus, saka Taubs. Bet tas var radīt turpmākas problēmas, viņš saka: pilieni mijiedarbosies viens ar otru, jo tie ir uzlādēti. Tāpēc jums tie ir jānovieto atsevišķi.
Rodžers saka, ka viņa grupa strādā pie ātruma jautājuma. Viņš un viņa kolēģi jau ir pierādījuši, ka sprauslas var novietot pat 250 mikrometru attālumā bez pilienu mijiedarbības. Tagad viņi sadarbojas ar vairākiem ražotājiem, lai tehnoloģiju komercializētu.