【摘 要】
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柔性电子因其独特的柔性和延展性,在信息、医疗、能源、国防等领域有着广泛应用前景。目前柔性电子制备过程中固态柔性基底和导电图案的制备工艺分离,使其产品体积、质量和性能的稳定性不好。针对此问题,本文提出一种含碳纳米管（CNTs）微滴喷射和凝胶基体微笔涂覆的联合打印技术,通过高粘度聚合物涂敷和微滴沉积结合的方式实现PVA基体与CNTs线层的联合打印,为柔性电子的直接、快速及可控成型提供新方法。在均匀微滴
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柔性电子因其独特的柔性和延展性,在信息、医疗、能源、国防等领域有着广泛应用前景。目前柔性电子制备过程中固态柔性基底和导电图案的制备工艺分离,使其产品体积、质量和性能的稳定性不好。针对此问题,本文提出一种含碳纳米管（CNTs）微滴喷射和凝胶基体微笔涂覆的联合打印技术,通过高粘度聚合物涂敷和微滴沉积结合的方式实现PVA基体与CNTs线层的联合打印,为柔性电子的直接、快速及可控成型提供新方法。在均匀微滴喷射与微笔涂覆过程中,涉及含CNTs悬浮液微滴稳定喷射、聚合物薄膜可控制备、PVA基体与含CNTs悬浮液微滴间交互作用等诸多物理过程,目前尚未见系统的研究报道。本文旨在通过探索含CNTs悬浮液微滴在PVA基体上的动态浸润行为,揭示工艺参数对PVA凝胶基体上CNTs线层形貌的影响规律,得到PVA凝胶基体上CNTs线层稳定打印参数,为均匀微滴喷射打印凝胶基柔性电子奠定基础。本文主要研究内容如下:（1）开发了由压电微喷头、微笔涂覆针头、频闪拍摄装置、三维运动平台等部分组成的多自由度联合打印平台,实现了凝胶PVA基体和CNTs线层在此沉积平台上依次打印,同时获取了微滴喷射与微笔涂覆PVA基体过程的关键参数。（2）明确了含CNTs微滴稳定喷射的影响参数,揭示了脉冲电压幅值和脉宽等参数对CNTs微滴稳定喷射的影响规律,实现了CNTs线层的稳定打印。在此基础上,对比分析了微量泵挤出的微升量级微滴和压电喷头喷射的均匀皮升量级微滴的蒸发自组装图案,表明均匀微滴喷射更加有利于提高CNTs线层的均匀性。（3）研究了微笔涂覆PVA薄膜的成形工艺,揭示了试验参数（工作气压、基体速度以及笔头悬高）对PVA聚合物薄膜厚度的影响规律,实现了微米级厚度的PVA薄膜制备。在此基础上,采用不同内径微笔进行不同宽度的聚合物薄膜涂覆试验,并通过探索基体温度对PVA基体形成质量的影响规律,实现了厚度和内部质量可控的PVA基体微笔涂敷成形。（4）研究了含CNTs微滴在PVA基体上的浸润与铺展行为,探索了PVA基体上CNTs线层稳定沉积的工艺参数范围,实现了PVA基体上均匀CNTs直线、咖啡线以及简单二维结构的稳定沉积,为制备凝胶基柔性电子产品奠定了基础。
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