Name: high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning
Uploaded: 2018-07-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning at JoVE.com

Questa ricerca è stata supportata dal programma attraverso la nazionale Ricerca Fondazione della Corea (NRF) della Corea del sud, finanziato dal Ministero dell'istruzione (2016R1D1A1B01006801), ricerca di scienza di base e parzialmente supportata dal fondo di ricerca Università di Soonchunhyang .

Per motivi di salute e sicurezza, prima di utilizzare qualsiasi inchiostro e soluzione di pulizia consultare il foglio di dati materiale di sicurezza (MSDS).
1. drop-on-demand idrodinamiche Jet stampa utilizzando inchiostro delle nanoparticelle d'argento
<ol><li>Riempire l'inchiostro filtrato delle nanoparticelle d'argento (AgNP) nel serbatoio dell'inchiostro del sistema di stampa EHD. Nota: Disponibili in commercio AgNP inchiostro può essere utilizzato per lo scopo a getto d'inchiostro....

<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>

In questo protocollo, ci concentriamo sulla multa modelli usando inchiostro di AgNP con due modalità di stampa: stampa di DOD EHD e NFES. Tuttavia, il getto EHD applicazione di stampa non è limitato all'inchiostro conduttivo utilizzando AgNP. Qui, discuteremo le linee guida generali per la selezione di inchiostro, la configurazione del sistema e altri parametri di stampa necessari per utilizzare la stampa per varie applicazioni di multa-modello a getto EHD.
Il primo e più importante passo p...

Stampa di EHD getto è stato ampiamente usato in vari settori, quali elettronica stampata, biotecnologie e applicazioni di materiali avanzate, perché è in grado di dirigere ad alta risoluzione e basso costo patterning1. La larghezza di riga stampata o la dimensione del punto stampato potrebbe essere ridotto a 1 µm, che è sensibilmente inferiore a quella delle convenzionali basati su piezo inkjet stampa1.
Nella stampa di EHD, una piccola porzione di inchiostro (o menisco) è spinto fuori la punta ugello e mantenuta controllando il flusso tasso1,2,3,4,5 o la pressione dell'aria positiva1 ,6,7. Il menisco estruso paga e può facilmente essere tirato giù dalla punta dell'ugello al substrato da un campo elettrico, come mostrato nella Figura 1. Il menisco conico è formato durante il getto, producendo un flusso di inchiostro molto più sottile rispetto alla dimensione dell'ugello.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> Figura 1: stampa EHD. La figura mostra il principio di stampa EHD getto. Inchiostro è spinto tramite pressione e tirato via un campo elettrico per formare un menisco estruso dall'ugello. Quindi, la carica dell'inchiostro può essere facilmente con idromassaggio al substrato tramite un controller di dominio o tensione di impulso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Anche se una sola stampante EHD può essere utilizzata per due diverse modalità, vicino a campo elettrospinning (NFES) e stampa a getto di drop-on-demand (DOD) EHD, i metodi di realizzazione differiscono significativamente in termini di inchiostro, sistema fluidico e guida tensione1 , 2 , 3. ad esempio, NFES4,5 utilizza un inchiostro relativamente alto-viscoso [più di 1.000 centipoise (cP)] per formare motivi continui micro-linea con stampa ad alta velocità fino a 1 m/s. D'altra parte, DOD EHD jet stampa6,7,8 usi inchiostro viscoso basso con una viscosità di circa 10 cP per stampare modelli complessi basati su dot con una stampa di bassa velocità meno di 10 mm/s.
Poiché il requisito per ciascuna modalità è significativamente differente, può essere difficile per i ricercatori inesperti per ottenere i risultati desiderati. Il "know-how" empirico potrebbe essere importante nella pratica. Per aiutare i ricercatori ad abituare i metodi di stampa, vi presentiamo EHD stampa di protocolli per la modellatura conduttivo bene usando inchiostro di nanoparticella Ag. Tuttavia, abbiamo aggiunto commenti ai protocolli di modo che essi non sono limitati a una campitura conduttivo usando inchiostro di nanoparticelle di Ag. Preparazione e stampa le linee guida vengono infine presentate nella sezione discussione.

<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

Stampa idrodinamiche (EHD) getto ha attirato l'attenzione in vari campi perché può essere utilizzato come uno strumento ad alta risoluzione e basso costo diretto patterning. Stampa di EHD utilizza un fornitore fluidico per mantenere il menisco estruso spingendo l'inchiostro dalla punta dell'ugello. Il campo elettrico viene quindi utilizzato per tirare il menisco giù per il substrato per produrre modelli ad alta risoluzione. Due modalità di stampa di EHD sono stati utilizzati per fine Incartonatura: continuo a campo elettrospinning (NFES) e stampa di EHD (DOD) drop-on-demand basata su dot. Secondo le modalità di stampa, i requisiti per la viscosità dell'inchiostro e apparecchiature di stampa variano. Anche se due diverse modalità possono essere implementati con una sola stampante EHD, i metodi di realizzazione differiscono significativamente in termini di inchiostro, sistema fluidico e tensione di guida. Di conseguenza, senza una corretta comprensione dei requisiti e dei limiti jetting, è difficile ottenere i risultati desiderati. Lo scopo di questa carta è di presentare una guida di riferimento affinché i ricercatori inesperti possono ridurre gli sforzi di tentativi ed errori per usare il getto EHD per loro specifico di ricerca e scopi di sviluppo. Per illustrare l'implementazione di multa-patterning, usiamo inchiostro nanoparticella Ag per la campitura conduttiva nel protocollo. Inoltre, siamo presenti anche le linee guida stampa generalizzate che possono essere utilizzate per altri tipi di inchiostro per varie applicazioni di multa-patterning.

Stampa di drop-on-demand basata su dot: Stampa di DOD è basata su una gocciolina jetting a un trigger di trivellazione a getto. Per produrre DOD jetting, bassa viscosità dell'inchiostro con una viscosità di circa 10 cP deve essere utilizzato. Il requisito di inchiostro per la stampa di EHD DOD è simile a quella delle convenzionali DOD a getto d'inchiostro, come è il metodo di stampa EHD a che il getto d'inchiostro DOD convenzionale. Nel caso di stampa inkjet conve...

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

Alta risoluzione Patterning utilizzando due modalità di idrodinamiche Jet: Drop on Demand e Near-field elettrofilatura

Qui, presentiamo un protocollo per produrre modelli conduttivi ad alta risoluzione utilizzando la stampa idrodinamiche (EHD) getto. Il protocollo include due modalità di stampa di EHD getto: il continuo elettrofilatura di campo vicino (NFES) e la stampa di EHD (DOD) drop-on-demand basata su 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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