[发明专利]一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头

说明书

技术领域

本发明属于电流体喷印喷头相关技术领域，更具体地，涉及一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头。

背景技术

喷墨打印技术是一种增材制造方法，可以很好的应用于柔性制造领域。最初，喷墨打印技术是在图形艺术中开发的；现在，喷墨打印技术已经得到很好的改进，在电子、光学、生物工程等方面都有广泛的应用。喷墨打印设备由于具有节省材料、环境友好、操作简单等优点，近年来得到广泛应用。传统的喷墨打印技术存在喷印打印分辨率低、液滴尺寸受限于喷嘴直径、喷嘴容易堵塞、喷嘴制造工艺复杂等缺点。与传统的喷墨打印技术相比，电流体动力喷墨打印技术能够产生更细小的液滴与液丝，直径可以达到纳米级别。同时，电流体动力喷印技术可以喷印高分子有机物等更多种材料，使得其应用范围更加宽广，如柔性电子制造、陶瓷元件制造、组织工程等。

电流体喷印技术应用电流体动力学机理，利用电场将液体从喷嘴口拉出形成泰勒锥，由于喷嘴具有较高的电势，喷嘴处的液体会受到电致切应力的作用；当局部电荷力超过液体表面张力后，带电液体从喷嘴处喷射，然后破裂成液柱或者小液滴。通过改变流速、电压、液体性质和喷嘴结构，可形成具有不同射流形状和破碎机理的电流体喷印模式，即电纺丝、电点喷和电喷雾。

但目前的电喷印喷嘴绝大数采用金属喷嘴和收集基板间形成高压电场，以完成电喷印过程。如此要保证喷嘴和收集基板之间形成稳定均匀的高压电场，就要求收集基板必须为导电材料且收集基板表面必须均匀平整。这种模式的喷嘴就无法在绝缘基板或者自由曲面的基板上完成打印。相应地，本领域存在着发展一种能够在绝缘基板或自由曲面的基板上完成打印的气流辅助电喷印喷头。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头，其基于电流体喷印喷嘴的工作特点，针对气流辅助电喷印喷头的结构及部件连接关系进行了设计。所述气流辅助电喷印喷头通过内设环形电极以将接地电极集成在所述气流辅助电喷印喷头内，扩大了收集基板的选择范围，提高了应用范围及灵活性；通过安装不同厚度的环形电极即可来调节环形电极与金属针头之间的距离，操作方便；采用对中机构来提高金属针头相对气流以及环形电极的对中精度，提高气流的稳定性；通过形成的缓冲室及锥形气流通道来实现对气流的缓冲及聚焦，提高了打印质量。此外，透明的玻璃罩与开设于电极罩的观测孔相配合既可以约束气流，又可以保证对打印过程中的泰勒锥的实时观测。

为实现上述目的，本发明提供了一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头，其包括进液筒、气罩、金属针头、导电线、电极罩及环形电极，其特征在于：

所述进液筒为阶梯状的圆柱体，其连接于所述气罩且部分收容于所述气罩内，同时，所述进液筒还分别连接于气流接头及溶液接头；所述进液筒还开设有第一通孔，所述第一通孔位于所述进液筒的中心轴的一侧；

所述气罩的两端分别连接所述进液筒及所述电极罩，其与所述电极罩共同用于收容所述金属针头；所述金属针头的一端与所述进液筒收容于所述气罩内的一端形成螺纹连接，另一端穿过所述气罩伸入所述电极罩内；所述导电线的一端连接于高压电源，另一端穿过所述第一通孔电性连接于所述金属针头；所述环形电极嵌设在所述电极罩内，其邻近所述金属针头，此外，所述环形电极通过接地来将接地电极集成在所述气流辅助电喷印喷头中。

进一步的，所述环形电极的厚度为0.5mm～2.5mm，通过安装不同厚度的所述环形电极来调节所述金属针头与所述环形电极之间沿所述气流辅助电喷印喷头的中心轴的距离。

进一步的，所述金属针头与所述环形电极之间沿所述气流辅助电喷印喷头的中心轴的距离为0mm～2mm。

进一步的，所述气流辅助电喷印喷头还包括对中机构，所述对中机构收容于所述气罩及所述电极罩内，其包括连接于所述进液筒的对中座及连接于所述对中座的对中针头；所述金属针头包括螺纹连接于所述进液筒的针头底座及连接于所述针头底座的针管，所述针管穿过所述对中机构，且其与所述对中座及所述对中针头之间均为间隙配合。

进一步的，所述针管与所述溶液接头相连通，溶液经所述进液筒进入所述针管。

进一步的，所气流辅助电喷印喷头还包括橡胶垫片及抵靠在所述橡胶垫片上的玻璃罩，所述橡胶垫片内嵌于所述气罩的底端，所述玻璃罩呈漏斗状，其收容于所述电极罩内且其与所述电极罩之间为过盈配合。