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喷墨打印墨滴的精确调控:超疏油喷孔打印微小油滴和三维结构

液体的精确分配和图案化由于其广泛的应用领域引起人们的高度关注,如喷墨打印和印刷技术、生物检测和药物筛选等。利用喷墨打印进行液体分配和图案化是一种简便高效的方法,但迄今为止,对于打印墨滴的材料适用范围和精确控制方面仍存在众多的挑战和局限。通常人们希望通过减小喷孔尺寸或增加额外的驱动装置获得更小尺寸的墨滴,但其制造和使用成本会显著提高,并且一些长期困扰喷墨打印技术应用和发展的问题,如液体在喷孔的残留和喷墨液滴体积的精确控制等,仍然不能有效得到解决。

油类液体由于具有较低的表面张力,在普通打印机喷孔表面更趋向于铺展而难以操纵,因而对可打印的材料种类和打印精度产生了极大的限制。为了突破这一瓶颈,中国科学院化学研究所宋延林研究员及其研究团队通过在喷孔表面进行超疏油修饰,成功实现了低表面张力液滴的精确调控和打印。与传统的通过减小喷孔尺寸或增加额外驱动装置的方法相比,超疏油修饰喷孔可以通过简便和低成本的表面处理,有效缩小油滴体积至皮升范围,油滴在挤出的过程中被限制在超疏油的喷孔内,还避免了墨滴向喷孔周围表面铺展引起的积墨问题,并大大提高了墨滴的控制精度。利用该超疏油喷孔进行层层打印,可以得到高分辨率的3D打印微结构。

这项工作在喷墨打印和液体操纵领域有着非常突出的贡献,不但可以作为一种普适的高精度打印和液滴控制的有效方法,还将促进众多领域,如液体输送、微流控、生物检测等技术的应用和发展。相关结果发表在近期出版的Small 杂志上(Small 2015, DOI: 10.1002/smll.201501021)。

喷墨打印墨滴的精确调控:超疏油喷孔打印微小油滴和三维结构

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