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

Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa de ciência básica através da nacional Research Foundation de Coreia (NRF) da Coreia, financiada pelo Ministério da educação (2016R1D1A1B01006801) e parcialmente financiada pelo fundo de pesquisa da Universidade de Soonchunhyang .

Para fins de saúde e segurança, antes de usar qualquer tinta e limpeza de solução, consulte a folha de dados material de segurança (MSDS).
1. impressão por jacto de Electrohydrodynamic drop-on-demand usando tinta de nanopartículas de prata
<ol><li>Preencha a tinta de nanopartículas de prata filtrado (AgNP) no reservatório de tinta do sistema de impressão EHD. Nota: Tinta de AgNP comercialmente disponível pode ser usada para o efeito de jato de tinta. A tinta deve ter uma viscos...

<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>

Neste protocolo, focalizamos bem padrões usando tinta AgNP com dois modos de impressão: impressão de DOD EHD e NFES. No entanto, o aplicativo de impressão de jato de DHE não está limitado à tinta condutiva usando AgNP. Aqui, vamos discutir as orientações gerais para a seleção de tinta, a configuração do sistema e outros parâmetros de impressão necessários para a utilização de impressão para várias aplicações de multa-padrão de jato EHD.
O primeiro e mais importante passo...

Impressão jato EHD tem sido amplamente utilizada em várias áreas, tais como a eletrônica impressa, biotecnologia e aplicações avançadas de material, porque é capaz de direta de alta resolução e baixo custo, padronização de1. A largura de linha impressa ou tamanho de ponto impresso poderia ser reduzido a 1 µm, que é significativamente menor do que convencional baseada em piezo inkjet impressão1.
Na impressão de DHE, uma pequena porção de tinta (ou menisco) é empurrada para fora a ponta do bico e mantida por controlar o fluxo taxa1,2,3,4,5 ou a pressão de ar1 ,6,7. O menisco extrudado é cobrado e pode facilmente ser puxado para baixo da ponta do bocal ao substrato por um campo elétrico, como mostrado na Figura 1. O menisco cónico é formado durante o jateamento, produzindo um fluxo de tinta muito mais fino do que o tamanho do bocal.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> Figura 1: impressão EHD. A figura mostra o princípio da impressão jato EHD. Tinta é empurrada através de pressão e puxado através de um campo elétrico para formar um menisco extrudado do bocal. Em seguida, a tinta carregada pode facilmente ser jorrada ao substrato através de um DC ou tensão de pulso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Mesmo que uma única impressora EHD pode ser usada de dois modos diferentes, eletrofiação de campo próximo (NFES) e impressão de jato drop-on-demand EHD (DOD), os métodos de realização diferem significativamente em termos de tinta, sistema fluídico e condução de tensão1 , 2 , 3. por exemplo, NFES4,5 usa uma tinta relativamente alta-viscoso [mais de 1.000 centipoises (cP)] para formar padrões de microlinha contínuos com impressão de alta velocidade até 1 m/s. Por outro lado, o DOD EHD jato de impressão6,7,8 usa tinta baixa-viscoso com uma viscosidade de cerca de 10 cP para imprimir padrões complexos baseados no ponto com uma impressão de baixa velocidade inferior a 10 mm/s.
Desde que a exigência para cada modo é significativamente diferente, pode ser um desafio para os pesquisadores inexperientes alcançar os resultados desejados. O "know-how" empírico pode ser importante na prática. Para ajudar os pesquisadores a se acostumar com os métodos de impressão, apresentamos EHD impressão protocolos de bom patrocínio condutora usando tinta de nanopartículas de Ag. No entanto, nós adicionamos comentários aos protocolos, para que eles não estão limitados a uma condutor padronização usando tinta de nanopartículas de Ag. Finalmente, a impressão e preparação de diretrizes são apresentadas na seção de discussão.

<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

Impressão de Electrohydrodynamic (DHE) jato tem chamado a atenção em vários campos, porque ele pode ser usado como uma ferramenta de padronização direta de alta resolução e baixo custo. Impressão de DHE usa um fornecedor fluídico para manter o menisco extrudado empurrando a tinta fora a ponta do bico. O campo elétrico é usado para puxar o menisco até o substrato para produzir padrões de alta resolução. Dois modos de impressão EHD têm sido usados para padronização bem: contínua eletrofiação de campo próximo (NFES) e impressão de DHE (DOD) drop-on-demand baseada em ponto. De acordo com os modos de impressão, os requisitos para a viscosidade de equipamento e tinta de impressão serão diferente. Apesar de dois modos diferentes podem ser implementados com uma única impressora EHD, os métodos de realização diferem significativamente em termos de tinta, sistema fluídico e tensão de condução. Consequentemente, sem uma compreensão adequada dos requisitos e limitações jorrando, é difícil obter os resultados desejados. O objetivo deste trabalho é apresentar uma orientação para que pesquisadores inexperientes podem reduzir os esforços de tentativa e erro para usar o jato EHD para seus específica fins de investigação e desenvolvimento. Para demonstrar a aplicação de multa-padronização, nós usamos a tinta de nanopartículas de Ag para a padronização condutora no protocolo. Além disso, também apresentamos as orientações de impressão generalizadas que podem ser usadas para outros tipos de tinta para várias aplicações de multa-padronização.

Impressão de drop-on-demand baseada em ponto: Impressão de DOD é baseado em uma gota jorrando por um gatilho jorrando. Para produzir o DOD jorrando, tinta baixa-viscoso com uma viscosidade de aproximadamente 10 cP deve ser usado. A exigência de tinta para impressão EHD DOD é similar do jato de tinta DOD convencional, como é o método de impressão EHD do jato de tinta convencional do DOD. No caso de impressão a jato de tinta convencional, a técnica de impress?...

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

De alta resolução padronização usando dois modos de Jet Electrohydrodynamic: queda na demanda e campo próximo eletrofiação

Aqui, apresentamos um protocolo para produzir padrões de condutoras de alta resolução utilizando a impressão jato de electrohydrodynamic (DHE). O protocolo inclui dois modos de impressão de jato EHD: a contínua eletrofiação de campo próximo (NFES) e impressão baseada em ponto drop-on-demand (DOD) EHD.

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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