近日，我院张彦振教授团队机械工程专业博士研究生李子豪，贺炜威在电流体动力打印技术领域取得重要进展，相关研究成果《用于快速打印高分辨率图案的可调节模式超高频电流体动力喷射》(Ultrahigh-frequency electrohydrodynamic jetting with adjustable modes for rapid printing of high-resolution patterns)发表在《Journal of Manufacturing Processes》期刊。该期刊是工程制造领域的国际顶级期刊，2023年影响因子为6.1（SCI一区Top）。该研究中博士研究生李子豪，贺炜威为共同一作，通讯作者为张彦振教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金，山东省优秀青年基金项目以及“泰山学者”青年专家计划等项目的大力支持。
图1 论文首页
电流体动力喷墨打印技术(EHD jet)源于流体界面在高强电场作用下的蠕变效应，其利用泰勒锥尖端的微细射流，可以打印出亚微米特征尺寸的精细图案。但是，由于泰勒锥的形成、以及射流后弯液面形状的恢复都需要毫秒量级的时间，所以，目前EHD jet的最高打印频率通常为仅为数百Hz，远小于基于热泡式或压电式的常规喷墨打印技术。低效的特性导致使EHD目前通常只能作为科研领域的工具，而难以成为工业领域中可成熟应用的制造工艺。
图2 基于液面振荡的电流体动力打印技术射流机理
针对以上问题我们开发出了基于弯液面振荡的超高频电流体动力喷射新方法（MVEHD）。本文展示了利用此方法可将传统EHD打印的效率提升3~4个数量级，达到了前所未有的MHz量级。首先使用解析计算与数值仿真相结合的方式阐明了其快速喷射机理，之后研究了激励电压对射流行为的影响，此外还开发了适用于MVEHD的连续以及按需打印模式，最后在汽车透明玻璃加热器和微型 LED 修复等应用中验证了MVEHD可靠性。该技术的提出对生物医学、印刷电子和显示器件等需要微纳液滴高效传输的领域提供了一种极具潜力的解决方案。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.12.029
