丝网模板制备及复杂图案打印方法

虽然镂空模板制作快速，但它只能形成简单的图案，即使像字母“P”也很难通过镂空印刷的方法打印出来，为此可采用能做出复杂图案的丝网模板［6］。图8.6a和8.6b是一张孔雀图案的丝网模板及网孔的SEM图，开孔部分组成要打印的图案，其余部分的网孔使用感光胶封堵。在打印时，为了使金属微液滴能通过网孔，微液滴的直径（通常是几百纳米到几十微米之间）应当小于网孔孔径（如图中孔径为75 μm）。

液态金属丝网印刷技术的打印流程如图8.6c所示，在打印之前丝网模板需与基底直接接触，喷枪中被气流雾化的金属微液滴沉积在丝网模板上［6］，部分液滴透过模板上开孔的网孔区域，感光胶封堵的部分则阻止墨水通过。沉积在基底和丝网模板上的液态金属微液滴将开孔网孔的间隙填满，在打印完毕移除丝网模板之后，相邻网孔的液态金属墨水同样会由于表面张力而相互融合，最终在基底上形成液态金属图案。丝网模板起到了很重要的作用，模板的图案决定最终打印的图形，在打印过程中丝网模板应当紧密贴合基底，否则由气流推动的金属微液滴会落入模板感光胶部分的下面，从而影响打印精度。

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图8.6　丝网印刷原理示意［6］

a.有孔雀图案的丝网模板；b.丝网网孔的SEM图片；c.液态金属丝网印刷技术的流程图。

为了研究液态金属丝网印刷技术在不同粗糙度基底上打印的可行性，实验中选用了不同粗糙度的基底材料，包括硅片、玻璃、PVC、PDMS和纸。这5种基底的均方根粗糙度分别为1.05 nm、1.09 nm、3.81 nm、22.6 nm和202 nm，金属液滴与它们的接触角通过一台接触角仪测得，测量值分别是119.2°、125.7°、111.4°、134.1°和136.3°。