微粒悬浮喷射成型技术优化方案

微粒悬浮喷射技术（Aerosol Jet Technology，AJT）是将液体材料雾化后通过惰性气体输送到端部的沉积头，然后雾化的材料流被沉积头处的环形气体聚集沉积，高速喷射至基体表面，实现微细的电子及生物医学结构的印刷成型。该工艺的基本原理如图2-90所示。首先，液体材料在雾化器内通过输入的惰性气体进行雾化，产生一定浓度的悬浮微粒，微粒的直径大约在1～5μm之间；然后，悬浮微粒被惰性气体向沉积头输送，输送过程中经过粒子撞击雾化的微粒进一步细化；之后，雾化的悬浮微粒在沉积头处由环形气流校准后，同轴的微粒流出倒流口，沉积在基体表面上。该工艺方法采用空气动力精确地聚焦并沉积成型尺度范围在10μm到厘米的电子或其他材料。AJT工艺优点如下：

1）特征尺寸可小至10μm以下。

2）可实现100nm的薄膜沉积。

3）适用于多种材料及基体。

4）允许的材料黏性指标范围较宽，为1～1000cP。

5）适用于纳米材料的沉积成型。(www.xing528.com)

6）适于非平面沉积。

7）可在低温下加工。

图2-90 微粒悬浮喷射成型工艺原理

材料经过微粒悬浮喷射沉积成型后，需要进行热处理或化学后处理以获得所需的电子或力学性能，并提高沉积层与基体的粘结性。该工艺技术实现以来，已经有多种材料可以采用AJT方法进行沉积成型，如紫外固化的环氧树脂及可溶解的聚氨酯与聚酰亚胺等热固性聚合物。化学和加热混合方式的热处理允许功能型电子结构可在低温基体上直接沉积成型。低于150℃进行沉积的Ag、Pt、Pd、Cu等导电墨水已被成功开发出来，高温陶瓷、钌酸盐、铁氧体可以通过适当的激光处理进行固化。半导体、电阻器、绝缘粘结剂、腐蚀用光刻胶等也可以采用AJT方法在涤纶、聚酰亚胺、玻璃、C-Si、陶瓷及金属材质的基体上沉积，甚至像蛋白质和DNA在不改性或丢失生物活性情况下以及PLGA等生物可降解聚合物都可以实现AJT沉积。