摘要：气溶胶喷射是近年来比较热门的喷射成形技术，它在薄膜制备、纳米颗粒制备、金属电极制备等领域均有着广泛的应用。随着产品对精度要求的提高，气溶胶喷射在与传统喷墨打印技术相比中占优势。本文对气溶胶喷射技术进行了文献调研，介绍了其基本原理和发展状况。并对调研过程中获得的喷头模型进行了分析、仿真，得到了几种结构与流速对喷射精度的影响。最后对渐缩结构进行了实验验证，在330 m喷嘴下获得了100 m宽的细线。

关键词  气溶胶喷射  喷头  线宽

毕业设计说明书外文摘要

Title     Exploration of High Precision Aerosol spraying Nozzle                            

Abstract：Aerosol spraying is a hot spray forming technique in recent years，and it has been widely used in the fabrication of thin films, nanoparticles and metal electrodes. With the increasing requirements for precision, aerosol spraying has shown its advantage over traditional ink-jet printing techniques. In this paper, the aerosol spraying technology，including fundamental principles and recent development are introduced. The nozzle types are investigated, analyzed, and simulated. The impact of the nozzle structure and flow rate on the spraying precision were simulated. Experiment verification was performed using a nozzle with tapered structure，and 100 m linewidth was obtained using a nozzle opening of 330 m.

Keywords  aerosol spraying,  nozzle,  linewidth

目   次

1  绪论 1

1.1  项目的研究背景及意义 1

1.2  项目研究方向与研究方法 4

2  气溶胶理论基础 5

2.1  气溶胶的定义与分类 5

2.2  气溶胶的动力学特性 5

2.3  气溶胶的制备方法 8

3  流体力学理论基础 10

3.1  层流的概念 10

3.2  层流基本方程 10

4  仿真 11

4.1  仿真的基本条件与假设 11

4.2  仿真软件简介 12

4.3  基本模型与网格划分 12

4.4  基本参数设置 13

4.5  仿真结果 13

4.6  讨论与分析 15

5  实验 17

5.1  实验条件 17

5.2  实验结果 18

6  结论与展望 20

致  谢 21

参 考 文 献 22

1  绪论

1.1  项目的研究背景及意义

1.1.1  气溶胶喷射发展历史

气溶胶的概念可以追溯到1790年，它指的是固态小颗粒或液态微滴等微细颗粒分散并且悬浮于气体分散剂中的胶体分散体系。日常生活中能看见的云、雾和烟尘等都是典型的气溶胶实例。二十世纪初，人类制作了气溶胶喷雾器得以人工产生气溶胶，气溶胶喷雾技术和气溶胶的应用得到快速的发展，气溶胶产品作为一类商品被广泛应用于涂漆、清洁、擦光、除臭、香水、剃须乳剂，和医疗呼吸疾病的保健品中。

第一个可以人工产生气溶胶的喷雾器专利是1927年挪威化学工程师Erik Rotheim在奥斯陆获得的。这个专利在1931年被美国专利局所承认。之后他将专利权以10万挪威克朗卖给了一家公司。美国获得一次性气溶胶喷雾的专利在1939年，但当时并没有人对这项技术给予足够的重视，主要用在做奶油上。直到1941年，Lyle Goodhue和Wiliam Sulivan开始挖掘气溶胶喷雾的用途，气溶胶喷雾技术才得以真正发展。他们被认为是现代气溶胶喷雾的发明者，并于1970年8月28日在挪威奥斯陆获得欧洲气溶胶协会联合会颁发的第一枚Erik Rotheim金奖，以表彰他们的早期专利和随后关于气溶胶的开创性工作。他们把之前气溶胶喷雾系统中的大气罐改为使用由液化气施压的小气罐，使得整个喷雾装置更小、更便携，成为了二战期间太平洋战场的士兵们用于驱蚊的“臭虫炸弹”。这是许多现代商业化气溶胶喷雾产品的鼻祖。1948年，三家公司被美国政府授权生产气溶胶喷雾装置，其中两家（Chase和Claire公司）至今仍在继续从事着气溶胶喷雾相关产品的生产。1949年，H. Abplanalp开发出了用于控制低气压气溶胶喷雾的“卷曲阀”。1974年，Drs.Frank Sherwood Rowland和Mario J. Molina提出气溶胶喷雾器中常用的喷射剂氯氟烃会对臭氧层造成不良影响。自1996年开始，氯氟烃被明确规定禁止使用，这促使了新喷射剂的开发和气溶胶喷雾新用途的探索[ ]。