液态金属织物导线的形态特征观察

为了探讨液态金属喷雾打印在布料上的实现效果，选用了6种布料，特征依次列于表15.2中。由于布料的形貌比布料的材质对液态金属喷雾打印的影响更大，选择布料的时候主要把区分度放在了布料的孔隙大小和表面特征上。

表15.2　几种作为液态金属喷雾打印基底的布料［3］

使用带有宽1 mm、长8 cm缝隙的掩膜，分别在6种布料上打印一条液态金属导线。然后，选用光学体视显微镜、三维形貌测量显微镜、场发射环境扫描电子显微镜，依次对这6种布料上所打印的导线进行观察，结果如图15.1所示。其中，图15.1a和图15.1b均为打印的液态金属导线的俯视图，而图15.1c是沿布料中间剪开并用电镜扫描所得的液态金属导线截面图。

图15.1　打印在不同布料上的液态金属导线［4］(www.xing528.com)

a.光学体视显微镜下的液态金属导线俯视图；b.三维形貌测量显微镜下的液态金属导线俯视图；c.场发射环境扫描电子显微镜下的液态金属导线截面图。

通过测试，验证了这6根导线全部可以正常工作。但观察6根导线，可以发现其平整度差别很大，这主要是受布料的孔隙大小以及布料表面绒毛的影响。从图中可以看出，布料孔隙最小且表面最光滑的是样本Ⅰ，因此打印出来的导线也最平整［3］。样本Ⅱ和样本Ⅲ的布料都有孔隙，样本Ⅳ的布料虽然致密但是有少量的绒毛，因此这三者打印出来的导线的平整度相近。样本Ⅴ的布料十分致密，但相对样本Ⅳ的布料而言表面绒毛密集，因此打印出来的导线也更加粗糙。打印出的导线质量最差的是样本Ⅵ，其表面的绒毛是所有样本当中最密集的并且布料的孔径也是最大的。比较样本Ⅴ和样本Ⅵ，可以发现，样本Ⅵ的布料绒毛不仅在数量和长度上比样本Ⅴ多，而且这些绒毛都是沿斜向上的各个方向分布在疏松的布料上。从图15.1c所展现的截面图上就可以看出，液态金属可以较为平整地堆叠在样本Ⅴ的布料上，但对于样本Ⅵ而言，大量的液态金属聚集在绒毛上而非布料的根部。

图15.2提供了三维形貌测量显微镜下更近视野的样本Ⅴ和样本Ⅵ的俯视图。显然，由于液态金属氧化膜所造成的强黏附性，在喷墨打印的过程中，两种样本的布料绒毛上都会粘连液态金属雾滴［3］。但是，样本Ⅴ中是横卧的长绒毛，对于液态金属进入布料根部的阻碍作用较小；而样本Ⅵ中是沿各个方向的叉状绒毛，对液态金属进入布料根部的阻碍作用较大，从而导致大量的液态金属雾滴不均匀地聚集在绒毛上。

图15.2　液态金属雾滴在布料绒毛上的黏附情况［3］

a.三维形貌测量显微镜高倍放大时样本Ⅴ的俯视图；b.三维形貌测量显微镜高倍放大时样本Ⅵ的俯视图。