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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Esta investigación fue apoyada por el programa de investigación de ciencia básica a través de la nacional investigación Fundación de Corea (NRF) de Corea, financiado por el Ministerio de Educación (2016R1D1A1B01006801) y parcialmente financiada por el fondo de investigación de la Universidad Soonchunhyang .

Fines de salud y seguridad, antes de usar cualquier tinta y solución, consulte la hoja de datos de seguridad del material (MSDS).
1. drop-on-demand electrohidrodinámicos Jet impresión con tinta de nanopartículas de plata
<ol><li>Llene la tinta filtrada nanopartículas de plata (AgNP) en el depósito de tinta del sistema de impresión de EHD. Nota: Disponible en el mercado tinta AgNP puede utilizarse para el propósito de inyección de tinta. La tinta debe tener una viscosidad de alred...

<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>

En este protocolo, nos centramos en patrones finos usando tinta de AgNP con dos modos de impresión: impresión de DOD EHD y NFES. Sin embargo, el jet EHD impresión aplicación no se limita a la tinta conductiva mediante AgNP. Aquí, discutimos los lineamientos generales para la selección de la tinta, la configuración del sistema y otros parámetros de impresión necesarias para utilizar jet EHD para los varios usos del fino-patrón de impresión.
El primer y más importante paso para la im...

Impresión de chorro de EHD ha sido ampliamente utilizada en diferentes áreas como la electrónica impresa, biotecnología y aplicaciones avanzadas de material, ya que es capaz de alta resolución y bajo costo directo patrones1. El ancho de la línea impresa o tamaño de punto impreso puede reducirse a 1 μm, que es significativamente menor que el del convencional basado en el piezoeléctrico de inyección de tinta impresión1.
En la impresión de EHD, una pequeña porción de tinta (o menisco) es empujada fuera de la punta de la boquilla y mantenida mediante el control de la tasa de flujo de2,1,3,4,5 o la presión de aire positiva1 ,6,7. El menisco extruido está cargado y puede fácilmente tirar hacia abajo desde la punta de la boquilla al sustrato por un campo eléctrico, como se muestra en la figura 1. El menisco cónico se forma durante la inyección, produciendo una corriente de tinta mucho más fina que el tamaño de la boquilla.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> Figura 1: impresión de EHD. La figura muestra el principio de la impresión del chorro de EHD. Tinta es empujada por la presión y tiró a través de un campo eléctrico para formar un menisco sacada de la boquilla. Entonces, la tinta cargada puede ser fácilmente chorro al sustrato a través de un DC o voltaje del pulso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
A pesar de que una sola impresora EHD puede utilizarse de dos modos diferentes, cerca de campo electrospinning (NFES) y jet EHD (DOD) drop-on-demand de la impresión, los métodos de realización significativamente diferencian en cuanto a la tinta, el sistema fluídico y conducción voltaje1 , 2 , 3. por ejemplo, NFES4,5 utiliza una tinta relativamente alta viscosidad [más de 1.000 centipoises (cP)] para formar patrones continuos de la línea de micro con alta velocidad de impresión hasta 1 m/s. Por otro lado, DOD EHD jet impresión6,7,8 utiliza tinta de baja viscosidad con una viscosidad de alrededor de 10 cP para imprimir patrones complejos basados en el punto con una impresión de baja velocidad menos de 10 mm/seg.
Puesto que el requisito para cada modo es significativamente diferente, puede ser un reto para los investigadores sin experiencia lograr los resultados deseados. El "conocimiento empírico" puede ser importante en la práctica. Para ayudar a los investigadores a acostumbrarse a los métodos de impresión, presentamos EHD protocolos para patrones conductor fino con tinta de nanopartículas de Ag de la impresión. Sin embargo, hemos añadido comentarios a los protocolos para que no se limitan a una conductora dibujos con tinta de nanopartículas de Ag. Por último, impresión y preparación de las directrices se presentan en la sección de discusión.

<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

Impresión electrohidrodinámicos (EHD) jet ha llamado la atención en diversos campos ya que puede ser utilizado como una herramienta de modelar directo de alta resolución y bajo costo. Impresión de EHD utiliza un proveedor de neumático para mantener el menisco sacado empujando la tinta fuera de la punta de la boquilla. El campo eléctrico se utiliza entonces para sacar el menisco hasta el sustrato para producir patrones de alta resolución. Dos modos de impresión de EHD se han utilizado para modelar fina: electrospinning continuo de campo cercano (NFES) e impresión de EHD (DOD) drop-on-demand basada en punto. Acuerdo con el modos de impresión, los requisitos para la viscosidad de tinta y equipo de impresión serán diferente. A pesar de dos modos diferentes pueden aplicarse con una sola impresora EHD, los métodos de realización significativamente diferencian en términos de tinta, sistema fluídico y tensión motriz. En consecuencia, sin una correcta comprensión de los requisitos y limitaciones que echa en chorro, es difícil obtener los resultados deseados. El objetivo de este trabajo es presentar una guía para que los investigadores inexpertos pueden reducir los esfuerzos de prueba y error para utilizar el jet EHD para sus específico fines de investigación y desarrollo. Para demostrar la aplicación de fino diseño, utilizamos tinta de nanopartículas de Ag para los patrones conductores en el protocolo. Además, también presentamos las pautas impresión generalizadas que pueden ser utilizadas para otros tipos de tinta para varias aplicaciones de fino diseño.

Impresión de drop-on-demand basada en punto: Impresión de DOD se basa en una gotita chorro por un disparador que echa en chorro. Para producir DOD, chorro de tinta de baja viscosidad con una viscosidad de aproximadamente 10 cP debe utilizarse. El requisito de la tinta para la impresión de DOD EHD es similar a la de la tinta DOD convencional, como es el método de impresión de EHD para la tinta convencional de DOD. En el caso de impresión de inyección de tinta con...

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

Alta resolución patrones usando dos modos de electrohidrodinámicos Jet: caída en la demanda y Electrospinning de campo cercano

Aquí, presentamos un protocolo para producir patrones conductores alta resolución usando electrohidrodinámicos (EHD) jet impresión. El protocolo incluye dos modos de impresión de chorro de EHD: el electrospinning continuo de campo cercano (NFES) y la impresión basada en punto 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 ...

Research

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