Towards omnimaterial printing : Expanding the material palette of acoustophoretic printing

Sammanfattning: Dropp-genereringstekniker är viktiga för industrier som läkemedelsindustrin, livsmedelsindustrin, kosmetikindustrin etc. Traditionella droppgenereringstekniker är dock begränsade i mängden av material som kan processas till droppform. Ett exempel inkjet som är en väletablerad teknik för att generera droppar med hög hastighet (1-10 kHz) och precision (10-20 μm), men kan bara stöta ut vätskor med låga viskositet, ungefär 10-100 gånger viskositeten av vattnet. Akustophoretisk utskrift motiv är att övervinna denna materialbegränsning och har framgångsrikt avkopplat dropputstötning från bläckviskositet. Metoden utnyttjar ickelinjära akustiska krafter för att skriva ut en stor mängd av material med hög kontroll, med viskositet som sträcker sig över fyra storleksordningar (0,5 mPa · s till 25 000 mPa · s). Emellertid är utstötningen baserad på bildandet av en hängande droppe, och i den aktuella prototypen begränsas materialpaletten av akustophoretisk utskrift genom sprider sig över munstycket, vilket begränsar den minsta tillåtnas ytspänningen till ungefär 60 mN / m. I detta arbete införs en munstycksbeläggningsteknik för att expandera mängden av utskrivbara material, med tillåtna ytspänningar så låga som 25 mN / m. Genom att utnyttja generera nanostrukturer med låg ytenergi på munstyckspetsen, tillverkas superavstötande beläggning. Grunden för nanostrukturerna genererades med hjälp av sot från ett paraffin-vaxljus. Ett robust tillverkningsprotokoll har etablerats, och beläggningen fysikaliska egenskaper och prestanda har karaktäriserats. Tre nya tillämpningsområden undersöktes, vilket demonstrerade noviteten hos denna nya metod. Detta arbete banar vägen för en ny uppsättning material som ska behandlas i en droppe-per droppe metodik.