Name: high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning
Uploaded: 2018-07-10T14:00:00
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Cette recherche a été soutenue par le programme de recherche sciences fondamentales par le National Research Foundation de Corée (NRF) de Corée, financée par le ministère de l’éducation (2016R1D1A1B01006801) et partiellement pris en charge par le Fonds de recherche de l’Université de Soonchunhyang .

À des fins de santé et de sécurité, avant l’utilisation de l’encre et nettoyage solution, reportez-vous à la fiche signalétique (FS).
1. drop-on-demand électrohydrodynamique Jet impression à l’aide d’encre argentée de nanoparticules
<ol><li>Remplissez l’encre NANOPARTICULE argent filtrée (AGP) dans le réservoir d’encre du système d’impression DHM. Remarque : Disponible dans le commerce AGP encre peut être utilisé dans le but de jet d’encre. L’encre doit av...

<ol>
	<li>Onses, M. S., Sutanto, E., Ferreira, P. M., Alleyne, A. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms,+Capabilities,+and+Applications+of+High-Resolution+Electrohydrodynamic+Jet+Printing.">Mechanisms, Capabilities, and Applications of High-Resolution Electrohydrodynamic Jet Printing.</a> Small. 11 (34), 4237-4266 (2015).</li><li>Jaworek, A., Krupa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+the+modes+of+EHD+spraying.">Classification of the modes of EHD spraying.</a> Journal of Aerosol Science. 30 (93), 873-893 (1999).</li><li>Lee, A., Jin, H., Dang, H. W., Choi, K. H., Ahn, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+experimental+parameters+to+determine+the+jetting+regimes+in+electrohydrodynamic+printing.">Optimization of experimental parameters to determine the jetting regimes in electrohydrodynamic printing.</a> Langmuir. 29 (44), 13630-13639 (2013).</li><li>Sun, D., Chang, C., Li, S., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-field+electrospinning.">Near-field electrospinning.</a> Nano Letters. 6 (4), 839-842 (2006).</li><li>Pan, C. -. T., Tsai, K. -. C., Wang, S. -. Y., Yen, C. -. K., Lin, Y. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Piezoelectric+PVDF+Fibers+Fabricated+by+Near-Field+Electrospinning+with+Multi-Spinneret+Structures.">Large-Area Piezoelectric PVDF Fibers Fabricated by Near-Field Electrospinning with Multi-Spinneret Structures.</a> Micromachines. 8 (4), (2017).</li><li>Mishra, S., Barton, K. L., Alleyne, A. G., Ferreira, P. M., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+and+drop-on-demand+printing+with+a+pulsed+electrohydrodynamic+jet.">High-speed and drop-on-demand printing with a pulsed electrohydrodynamic jet.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (9), (2010).</li><li>Kwon, K. S., Lee, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+pulse+voltage+shape+effects+on+electrohydrodynamic+jets+using+a+vision+measurement+technique.">Investigation of pulse voltage shape effects on electrohydrodynamic jets using a vision measurement technique.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (6), (2013).</li><li>Chen, C. H., Saville, D. A., Aksay, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+laws+for+pulsed+electrohydrodynamic+drop+formation.">Scaling laws for pulsed electrohydrodynamic drop formation.</a> Applied Physics Letters. 89, (2006).</li><li>Sung, K., Lee, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+liquid+breakup+in+electrohydrodynamic+atomization.">Factors influencing liquid breakup in electrohydrodynamic atomization.</a> Journal of Applied Physics. 96 (7), 3956-3961 (2004).</li><li>Kim, J. H., Oh, H. C., Kim, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrohydrodynamic+drop-on-demand+patterning+in+pulsed+cone-jet+mode+at+various+frequencies.">Electrohydrodynamic drop-on-demand patterning in pulsed cone-jet mode at various frequencies.</a> Journal of Aerosol Science. 39 (9), 819-825 (2007).</li><li>Phung, T. H., Kim, S., Kwon, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+speed+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+method+for+line+printing.">A high speed electrohydrodynamic (EHD) jet printing method for line printing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, (2017).</li><li>Teo, W. E., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+electrospinning+design+and+nano+fiber+assemblies.">A review on electrospinning design and nano fiber assemblies.</a> Nanotechnology. 17, R89-R106 (2006).</li><li>Tang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+relective+nanofiber+films+based+on+electrospinning+and+their+application+on+color+uniformity+and+luminous+efficacy.">Highly relective nanofiber films based on electrospinning and their application on color uniformity and luminous efficacy.</a> Optics Express. 25, 20598-20611 (2017).</li><li>Huebner, G., Zapka, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+inkjet+with+other+printing+processes+and+mainly+screen+printing.">Comparing inkjet with other printing processes and mainly screen printing.</a> Handbook of Industrial Inkjet Printing - A Full System Approach. 1, 7-22 (2018).</li><li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+protein+fibers+as+matrices+for+tissue+engineering.">Electrospun protein fibers as matrices for tissue engineering.</a> Biomaterials. 26, 5999-6008 (2005).</li><li>Bhardwaj, N., Kundu, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning:+A+fascinating+fiber+fabrication+technique.">Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique.</a> Biotechnology Advances. 28, 325-347 (2010).</li><li>He, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-Field+Electrospinning:+Progress+and+Applications.">Near-Field Electrospinning: Progress and Applications.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 121, 8663-8678 (2017).</li><li>Yang, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+fabrication+of+silver+nanowires+embedded+in+PVP+fibers+by+near-field+electrospinning+process.">Synthesis and fabrication of silver nanowires embedded in PVP fibers by near-field electrospinning process.</a> Optical Materials. 39, 118-124 (2015).</li><li>Chang, C., Limkrailassiri, K., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+near-field+electrospinning+for+large+area+deposition+of+orderly+nanofiber+patterns.">Continuous near-field electrospinning for large area deposition of orderly nanofiber patterns.</a> Applied Physics Letters. 93 (12), (2008).</li></ol>

Dans ce protocole, nous nous concentrons sur modèles fines à l’aide d’encre AGP avec deux modes d’impression : impression DOD DHM et réalisation. Cependant, le jet de DHM demande d’impression n’est pas limité à l’encre conductrice à l’aide d’AGP. Ici, nous allons discuter des orientations générales pour la sélection de l’encre, la configuration du système et d’autres paramètres d’impression nécessaires pour les utiliser pour diverses applications de l’amende-modèle d’impression à ...

Impression jet DHM a été utilisée dans divers domaines, tels que l’électronique imprimée, la biotechnologie et des applications matérielles avancées, parce qu’il est capable de haute résolution et à faible coût direct1le patterning. La largeur de la ligne imprimée ou point imprimé taille pourrait être réduit à 1 µm, ce qui est nettement inférieur à celui du classique axée sur le piezo impression jet d’encre1.
Dans l’imprimerie DHM, une petite partie de l’encre (ou de ménisque) est Poussée hors de la buse et entretenue en contrôlant le débit taux1,2,3,4,5 ou la pression d’air positive1 ,6,7. Le ménisque extrudé est chargé et peut être tiré facilement vers le bas de la buse au substrat par un champ électrique, comme illustré à la Figure 1. Le ménisque conique est formé lors du curage, produisant un flux d’encre beaucoup plus mince que la taille de la buse.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> Figure 1 : impression DHM. La figure montre le principe de l’impression jet DHM. Encre est poussé par la pression et pressée par un champ électrique pour former un ménisque extrudé de la buse. Ensuite, l’encre chargée peut être facilement jets au substrat par un contrôleur de domaine ou tension d’impulsion. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
Même si une seule imprimante DHM peut être utilisée pour deux modes différents, champ proche électrofilage (réalisation) et d’impression à jet drop-on-demand (DOD) DHM, les méthodes de réalisation diffèrent considérablement en termes d’ink, SYSTEME fluidique et motrice tension1 , 2 , 3. par exemple, réalisation de4,5 utilise une encre haute relativement visqueux [plus de 1 000 centipoises (cP)] pour former des motifs micro-ligne continuels avec impression à grande vitesse jusqu'à 1 m/s. En revanche, DOD EHD jet impression6,7,8 utilisations encre bas visqueux avec une viscosité d’environ 10 cP à imprimer axée sur le dot des motifs complexes avec une impression de faible vitesse inférieure à 10 mm/s.
Comme l’obligation pour chaque mode est significativement différente, il peut être difficile pour les chercheurs inexpérimentés d’obtenir les résultats souhaités. Le « savoir-faire » empirique peut être important dans la pratique. Pour aider les chercheurs à s’habituer aux méthodes d’impression, nous présentons DHM protocoles pour fine structuration conductrice à l’Ag NANOPARTICULE encre d’impression. Cependant, nous avons ajouté des commentaires aux protocoles afin qu’ils ne se limitent pas à une structuration conductrice à l’encre de nanoparticules Ag. Enfin, d’impression et de la préparation de lignes directrices sont présentées dans la section « discussion ».

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="696">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">EHD integrated printing system</td>
			<td style="width:195px;">Psolution Ltd., South Korea</td>
			<td style="width:119px;">PS300</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Harima Ag Nanoparticle ink</td>
			<td style="width:195px;">Harima Inc., Japan</td>
			<td style="width:119px;">Harima NPS-JL</td>
			<td>Ag solid content: ~ 53 wt%, Viscosity: ~10 cP, Surface tension: ~30 mN/m</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Glass capillary</td>
			<td style="width:195px;">Narishige Scientific Instrument Lab</td>
			<td style="width:119px;">G-1</td>
			<td>Inner diameter: 1 mm; Used to make nozzle for DOD EHD jet printing using thermal puller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nozzle thermal puller</td>
			<td style="width:195px;">Sutter Instrument, USA</td>
			<td style="width:119px;">Sutter P-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Microscope Slides (Glass subtrate)</td>
			<td style="width:195px;">Paul-Marienfeld &#38; Co.KG, Germany</td>
			<td style="width:119px;">10 006 12</td>
			<td>Dimension (L x W x T): 76 mm x 26 mm x 1 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Magnetic Stirrer</td>
			<td style="width:195px;">Barnstead Thermolyne Corp., USA</td>
			<td style="width:119px;">Cimarec SP131635</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Vortex Stirrer</td>
			<td style="width:195px;">Jeiotech, South Korea</td>
			<td style="width:119px;">Lab Companion VM-96T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ag nanopaste&#160;</td>
			<td style="width:195px;">NPK, South Korea</td>
			<td style="width:119px;">ES-R001</td>
			<td>Ag solid content: ~85.5 wt%, Viscosity: ~11000 cP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Poly ethylene oxide (PEO)</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>372773-500G</td>
			<td>Mw = 400000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>459836-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning

Impression d’électrohydrodynamique (EHD) jet a attiré l’attention dans différents domaines car il peut être utilisé comme un outil de modélisation directe à haute résolution et à faible coût. DHM impression utilise un fournisseur fluidique pour maintenir le ménisque extrudé en poussant l’encre de la buse. Le champ électrique est ensuite utilisé pour retirer le ménisque vers le bas pour le substrat pour produire des modèles à haute résolution. Deux modes d’impression DHM ont été utilisés pour la modélisation fine : continu contigu électrofilage (réalisation) et point-drop-on-demand (DOD) DHM impression. Selon les modes d’impression, les exigences pour la viscosité de matériel et de l’encre d’impression seront différente. Même si les deux modes peuvent être implémentées avec la même imprimante DHM, les méthodes de réalisation significativement différent en termes d’encre, système fluidique et tension motrice. En conséquence, sans une bonne compréhension des exigences et des limites jet, il est difficile d’obtenir les résultats souhaités. Le but de cet article est de présenter une directive afin que les chercheurs inexpérimentés peuvent réduire les efforts de tâtonnements pour utiliser le jet de JEP pour leur recherche spécifique et des fins de développement. Pour illustrer la mise en œuvre de l’amende-structuration, nous utiliser Ag NANOPARTICULE d’encre pour la structuration conductrice dans le protocole. En outre, nous présentons aussi les directives d’impression généralisées qui peuvent être utilisés pour d’autres types d’encre pour diverses applications de l’amende-structuration.

Impression via le point de goutte à la demande : Impression DOD est issue d’une gouttelette jet par un déclencheur de jet. Pour produire des DOD jetting, encre bas visqueux avec une viscosité d’environ 10 cP doit être utilisé. L’exigence de l’encre pour l’impression de l’EHD DOD est semblable à celle de la jet d’encre DOD classique, comme c’est la méthode d’impression EHD à celle de la jet d’encre DOD classique. Dans le cas de l’impressio...

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High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Haute résolution en utilisant deux Modes de Jet électrohydrodynamique le Patterning : Drop on Demand et contigu électrofilage

Nous présentons ici un protocole pour produire des motifs conducteurs à haute résolution en utilisant l’impression électrohydrodynamique (EHD) jet. Le protocole comprend deux modes d’impression DHM jet : le continu contigu électrofilage (réalisation) et l’impression drop-on-demand (DOD) DHM en dot.

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

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