【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-7025高壓放大器，搭建電流體噴印實驗平臺，為后續(xù)柔性壓力傳感器叉指電極的制備提供可靠的工藝參數(shù)參考和實驗支撐。

實驗名稱：電流體動力噴印的工藝參數(shù)實驗研究

研究方向：電流體噴印實驗平臺搭建與調(diào)試、關鍵工藝參數(shù)對噴印成線的單因素影響研究、多參數(shù)交互作用的正交實驗研究、最優(yōu)工藝參數(shù)驗證與應用

實驗目的：以電流體噴印技術的工藝參數(shù)優(yōu)化為核心目的，先搭建高分辨率的電流體噴印實驗平臺并制定標準化噴印流程，再通過控制變量法開展電壓幅值、噴印高度、打印速度、供液速度的單因素實驗，探究各參數(shù)對銅漿噴印成線質(zhì)量和線寬的影響規(guī)律，同時驗證前期仿真結(jié)果的正確性；隨后設計正交實驗分析多參數(shù)間的交互作用，明確各參數(shù)對噴印線寬的影響顯著性；最終篩選并驗證出最優(yōu)工藝參數(shù)組合，獲得高精度的噴印線形結(jié)構(gòu)，為后續(xù)柔性壓力傳感器叉指電極的制備提供可靠的工藝參數(shù)參考和實驗支撐。

測試設備：步進電機、流量泵、任意波形發(fā)生器、高壓放大器（Aigtek的ATA-67025）、上位計算機、工業(yè)相機、超景深顯微鏡、針管、不銹鋼噴嘴。

實驗過程：

先搭建由電壓、運動控制、壓力、視覺監(jiān)測模塊及集成控制軟件組成的電流體噴印實驗平臺，制定基底預處理、設備校準、參數(shù)設定到噴印的標準化流程，配制微米銅漿導電墨水并選用PET基板、固定規(guī)格不銹鋼針頭開展實驗；先以控制變量法完成電壓幅值、噴印高度、打印速度、供液速度的單因素實驗，探究各參數(shù)對噴印成線質(zhì)量和線寬的影響并驗證前期仿真結(jié)果；再設計四因素四水平的L16(4?)正交實驗，通過極差和方差分析明確各參數(shù)對噴印線寬的影響顯著性與交互作用；最后依據(jù)正交實驗結(jié)果確定最優(yōu)工藝參數(shù)組合，開展噴印驗證實驗，制備出高精度線形結(jié)構(gòu)并驗證參數(shù)有效性。

圖1電流體動力噴印設備設計示意圖

圖2實驗平臺實物圖

實驗結(jié)果：

1、單因素實驗驗證了前期仿真結(jié)果的正確性，明確了電壓幅值、噴印高度、打印速度、供液速度各自對銅漿噴印成線質(zhì)量和線寬的具體影響規(guī)律及穩(wěn)定噴印的參數(shù)區(qū)間。

2、正交實驗的極差與方差分析確定了各工藝參數(shù)對噴印線寬影響的顯著性排序為打印速度＞供液速度＞電壓幅值＞噴印高度，其中打印速度為極顯著影響因素，供液速度和電壓幅值為顯著影響因素，噴印高度影響不顯著。

3、經(jīng)正交實驗篩選出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為電壓幅值2300V、噴印高度0.4mm、打印速度1.3mm/s、供液速度0.2μL/min。

4、最優(yōu)工藝參數(shù)驗證實驗成功制備出高精度線形結(jié)構(gòu)，測得直線最小線寬196μm、圓弧處最小線寬290μm，較優(yōu)化前線寬更小，驗證了該參數(shù)組合的有效性。

圖3正交實驗結(jié)果分析

安泰放大器在此應用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.超高電壓輸出能力——為高濃度銅漿噴印提供決定性電場力

2.數(shù)控增益可調(diào)與精細調(diào)節(jié)——支撐正交實驗中電壓幅值單因素敏感度精確分析

3.低紋波與高輸出穩(wěn)定性——保障長時間連續(xù)噴印中射流的穩(wěn)定性與一致性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-7025高壓放大器

圖：ATA-7025高壓放大器指標參數(shù)

本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。

審核編輯 黃宇