1.1.2  气溶胶喷射研究现状

1.1.3  研究意义

高质量的科技产品提高了对喷射精度的需求，现代喷射技术希望能够获得更加精细的线条、粒径更加小的微滴、厚度更薄和密度更加均匀的薄膜，同时希望喷射的应用范围更广，能够克服各种复杂的喷射环境。

传统液体材料的喷射精度对于喷嘴尺寸的有着非常严重的依赖性，若喷嘴直径太小时，极细喷嘴下的巨大表面张力会使得液体喷射的实验条件越来越苛刻；当喷嘴直径稍大，喷射粒径又会过大，不能满足相应的精度需求。而且一般来说，喷液打印出的液滴总是比喷嘴直径大，粒径相对较大，喷射的连续性也差。传统喷墨打印技术还要求溶液的密度尽量小，为了减小溶液对喷嘴内壁的粘附以堵塞喷头，又要考虑溶液在基底上的沉积，所以对溶液的粘度范围要求比较苛刻，通常在8~12 cP。

而气溶胶作为一种非液体材料，它不存在严格的分界面，在喷嘴处不具有液体材料独有的表面张力，同时由于颗粒被气体包裹，几乎没有颗粒会与喷嘴内壁直接接触，可以喷出远小于喷嘴直径的液滴，并且极大的增加了喷头的使用寿命。这也使得气溶材料的原溶液的粘度范围可以变得很广，可以适用于粘度处于1~1000 cP范围内的溶液，可以打印出1~5 mm的液滴,并且可连续工作。除此之外的另一个问题是在传统喷墨打印技术中，喷嘴与基底距离相对固定，大致在1 mm左右，基底的平整度将会在很大程度上影响打印质量。而在气溶胶喷射中，喷嘴与基底的距离可在1~5 mm间，而且在这个范围内对喷射结果几乎无影响[ ]。因此气溶胶喷射有着比喷液更广的应用前景，对其研究具有实用价值。

1.2  项目研究方向与研究方法

本项目主要探究在气体驱动方式下气溶胶喷射的控制参数与结构参数对喷射结果的影响。在通过文献调研对气溶胶的性质、喷射原理做到基本了解后，从Metta等人的研究和Optomec公司的专利中得到一个喷头原型。通过对该原型的改造、仿真，改变其控制参数，得到了喷射结果和控制参数的关系。在此基础上，在实验室制作了一个简易的喷头原型，并对其喷射情况进行了验证。