基于交流振荡诱导电压的电液耦合喷印快速启停控制的研究
近日，厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郑高峰副教授团队开发了基于交流振荡诱导电压的电液耦合喷印快速启停技术。攻克了电液耦合喷印首颗微液滴不适用及微液滴难以独立控制的问题，明确了电液耦合喷印启动过程的临界条件及振荡机理，探索了交流振荡诱导电压对射流生成的影响，研究了电液耦合喷印的微电流行为，并通过实验验证了该技术对喷印过程中微液滴品质的有效提升。相关工作以 “Fast On-off Controlling of Electrohydrodynamic Printing Based on AC Oscillation Induced Voltage” 为题发表于国际重要期刊《Scientific Reports》（影响因子4.997，JCR 2区）。
研究者通过对比是否施加交流振荡诱导电压（图1），阐明交流诱导电压将提升喷头处悬滴的内能，从而能吸收更少的能量、以更短的时间来达到喷射临界点。研究了不同频率的交流振荡电压对启动过程带来的增益效果（图2），与单纯施加脉冲电压相比，通过工艺参数的调整，能将启动时间从29.3ms缩短至9.3ms，而影响射流稳定的冲击电流也从527.1nA有效被抑制成53.74nA甚至更低。同时，探索了诱导电压的不同频率对微液滴平均尺寸的影响，随着诱导电压频率的增加，液滴的平均尺寸可从195 μm显著减小到104 μm，且均匀性也能有效提升。交流振荡诱导电压的引入降低了击穿溶液界面所需的额外能量，同时冲击电流的有效降低也可以改善射流的稳定性，而快速启停的实现让每颗微滴单独可控成为可能。为了验证每颗微液滴是否可独立控制，采用该技术实现了摩斯电码的制备（图4）。此项研究实现了微液滴的快速启停及每颗微液滴的单独可控，将推动电液耦合喷印技术在更多领域的发展。
基于交流振荡诱导电压的快速启停技术及其验证
厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郑高峰副教授为论文通讯作者，厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院研究生陈华坛为论文第一作者，研究工作得到了厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院刘益芳副教授和厦门理工学院李文望教授、王翔副教授、姜佳昕老师的指导，参与论文研究工作的还有厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院研究生陈隽毓、邵尊桂、康国毅。本研究工作得到了国家自然科学基金项目(52275575)，福建省科技计划项目(2020H6003, 2021J011196, 2022H6036)，广东省自然科学基金(2022A1515010923, 2022A1515010949)，福建省中青年教育科研项目(JAT220338)等资助和支持。