【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气溶胶喷射打印雾化装置，具体涉及一种可扩展的多通道气溶胶雾化装置。
技术介绍
1、气溶胶喷射打印是新兴的一种非接触式先进制造技术，其通过控制并限域微液滴的传输与沉积，从而实现经济高效的高精细打印过程。其基本原理是溶液或悬浮液在雾化装置中被雾化形成气溶胶液滴，载气将气溶胶液滴输送至打印喷头处，气溶胶液滴在打印头经环形束缚气体(鞘气)约束，形成微米级幅宽射流，最终，气溶胶液滴在基底表面限域沉积，形成微米级的特征尺寸。气溶胶喷射打印喷头不易堵塞污染，基底材料兼容性好，对准精度高，打印分辨率高，单层厚度小，在柔性传感器、可穿戴电子设备、曲面共形天线制造领域有着巨大潜力。
2、名称为“一种适用于气溶胶喷墨打印的自动雾化装置”的专利申请(公开号cn118617859a)通过控制载气体压力调节阀和试管自动调节装置，可以获得较好的雾化效果，然而其需要在打印过程中调节墨水和超声系统的共振位置来实现墨水的雾化，使得打印质量和打印稳定性受到一定影响，且其结构较为复杂，无法实现多材料打印。名称为“一种气溶胶喷射打印装置及增材制造系统”的专利申请(公告号为cn220052900u)通过传感器和排气阀将雾化腔室内气压强度稳定在设定阈值范围，保证气溶胶喷射打印装置的打印质量，然而其雾化气体输送管道过长，雾化气体容易在管壁形成液滴，有污染打印喷头的风险。名称为“一种可调节式气溶胶产生装置、喷射打印装置及方法”的专利申请(公开号cn117484862a)通过转动杆的转动对雾化气室进行角度调节，使送出的气溶胶微滴尺寸范围更集中、单位空间内
3、综上所述，现有气溶胶雾化装置大多数以单材料为主，多种材料切换时由于需要进行材料更换和装置清理，导致衔接周期较长；此外，多种材料间容易发生污染。目前仍缺乏一种有效实现多材料稳定雾化及快速切换的雾化装置。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种可扩展的多通道气溶胶雾化装置，实现多种材料稳定雾化及快速切换，多种材料间不发生污染。
2、为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种可扩展的多通道气溶胶雾化装置，包括雾化腔室1，雾化腔室1底部装有多个压电陶瓷雾化片2，压电陶瓷雾化片2通过压电陶瓷雾化片线路2-1与直流电源连接，雾化腔室1内盛有水介质，雾化腔室1通过冷却水管道4与冷却循环装置连接；雾化腔室1包括端盖1-1，用于固定盛放不同种类待雾化材料的多个管型容器3；管型容器3通过载气管道5与载气控制阀6出口连接，载气控制阀6入口通过载气入口管道7与载气气源连接；管型容器3通过雾化气体管道8与雾化气体控制阀9入口连接，雾化气体控制阀9出口与输送-打印装置连接。
4、所述管型容器3包括管型容器管身3-2和与之连接的管型容器底盖3-1、管型容器顶盖3-3；管型容器底盖3-1内装有pi薄膜3-1-1，pi薄膜3-1-1实现高通量雾化；管型容器顶盖3-3设有载气入口3-3-1、雾化气体出口3-3-2及雾化气体导向片3-3-3，载气入口3-3-1与载气管道5连接，雾化气体出口3-3-2与雾化气体管道8连接，雾化气体导向片3-3-3具有竖向断面，用于导引雾化气体通往雾化气体出口3-3-2，并防止雾化气体形成液膜阻塞气溶胶通路。
5、所述端盖1-1通过通孔1-1-1与多个管型容器3连接；端盖1-1上设有固定口1-1-2，固定口1-1-2通过紧定螺钉来固定管型容器3并调节管型容器底盖3-1与压电陶瓷雾化片2的距离，实现更好的雾化效果。
6、所述雾化腔室1具有可扩展性，根据需要增加雾化腔室1底部的压电陶瓷雾化片2的数量及雾化腔室1的端盖1-1的通孔1-1-1数量，进而增加雾化材料的种类。
7、所述载气控制阀6入口为载气入口端6-1，载气入口端6-1与载气入口管道7连接；载气控制阀6出口为多个载气出口端，多个载气出口端分别通过载气管道5与装有不同雾化材料的管型容器3连接；所述载气控制阀6通过电路信号控制在多个载气出口端间进行切换，实现不同雾化材料载气输入的切换。
8、所述雾化气体控制阀9入口设有多个雾化气体入口端，多个雾化气体入口端分别通过雾化气体管道8与装有不同雾化材料的管型容器3连接；雾化气体控制阀9出口为输送气体出口端9-3，输送气体出口端9-3与输送管道11连接；雾化气体控制阀9通过电路信号控制在多个雾化气体入口端间进行切换，实现不同材料雾化气体输出的切换，同时防止了不同雾化材料间的相互污染。
9、所述可扩展的多通道气溶胶雾化装置通过控制载气控制阀6和雾化气体控制阀9实现雾化腔室1内多种材料的按需雾化，缩短多材料气溶胶喷射打印时多材料衔接的周期，避免多种材料间的相互污染。
10、所述输送-打印装置包括y型三通10，y型三通10入口通过输送管道11与雾化气体控制阀9出口连接，y型三通10出口通过输送管道11与打印喷头通断阀12入口连接，打印喷头通断阀12出口与打印喷头13连接，打印喷头13通过鞘气管道14与鞘气气源连接。
11、所述y型三通10底部连接储液瓶10-1，气溶胶输送过程中附着在输送管道11管壁而聚集形成的液滴由于重力进入y型三通10底部的储液瓶10-1中，气溶胶流在y型三通10上部流通，实现液滴与气溶胶流的分离。
12、所述打印喷头通断阀12入口为输送气体入口端12-1，输送气体入口端12-1与输送管道11连接；打印喷头通断阀12出口为打印气体出口端12-2，打印气体出口端12-2与打印喷头13连接；打印喷头通断阀12设有空气出口端12-3，空气出口端12-3安装有过滤棉，用于过滤排至空气中的气溶胶颗粒，减少对环境的污染；打印喷头通断阀12通过电路信号控制在输送气体入口端12-1和打印气体出口端12-2间进行切换，实现打印喷头13的通断。
13、所述压电陶瓷雾化片2基于超声雾化原理，额定电压5v-60v，额定电流0.2a-5a，工作频率0.1mhz-8mhz。
14、所述载气气压使用范围为1sccm-500sccm，鞘气气压使用范围为10sccm-2000sccm。
15、所述管型容器3装载金、银、铜、镍、铂的金属墨水，碳纳米管、pedot:pss的非金属导体墨水，以及pi的非金属聚合物墨水。
16、所述pi薄膜3-1-1厚度为5μm-100μm。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术使用可扩展的雾化腔室，可按需增加雾化材料的种类，有助于多材料气溶喷射打印的实现；通过合理控制载气控制阀和雾化气体控制阀可实现雾化腔室内多种材料的按需雾化，有助于缩短多材料气溶胶喷射打印时多材料衔接的周期，避免多种材料间的相互污染，实现高效的一体化打印。
19、2、本专利技术的管型容器底盖内装有pi薄膜，pi薄膜与装于雾化腔室内的水介本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可扩展的多通道气溶胶雾化装置，包括雾化腔室(1)，其特征在于：雾化腔室(1)底部装有多个压电陶瓷雾化片(2)，压电陶瓷雾化片(2)通过压电陶瓷雾化片线路(2-1)与直流电源连接，雾化腔室(1)内盛有水介质，雾化腔室(1)通过冷却水管道(4)与冷却循环装置连接；雾化腔室(1)包括端盖(1-1)，用于固定盛放不同种类待雾化材料的多个管型容器(3)；管型容器(3)通过载气管道(5)与载气控制阀(6)出口连接，载气控制阀(6)入口通过载气入口管道(7)与载气气源连接；管型容器(3)通过雾化气体管道(8)与雾化气体控制阀(9)入口连接，雾化气体控制阀(9)出口与输送-打印装置连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述管型容器(3)包括管型容器管身(3-2)和与之连接的管型容器底盖(3-1)、管型容器顶盖(3-3)；管型容器底盖(3-1)内装有PI薄膜(3-1-1)，PI薄膜(3-1-1)实现高通量雾化；管型容器顶盖(3-3)设有载气入口(3-3-1)、雾化气体出口(3-3-2)及雾化气体导向片(3-3-3)，载气入口(3-3-1)与载气管道(5)连接，雾化气
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述端盖(1-1)通过通孔(1-1-1)与多个管型容器(3)连接；端盖(1-1)上设有固定口(1-1-2)，固定口(1-1-2)通过紧定螺钉来固定管型容器(3)并调节管型容器底盖(3-1)与压电陶瓷雾化片(2)的距离，实现更好的雾化效果。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述雾化腔室(1)具有可扩展性，根据需要增加雾化腔室(1)底部的压电陶瓷雾化片(2)的数量及雾化腔室(1)的端盖(1-1)的通孔(1-1-1)数量，进而增加雾化材料的种类。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载气控制阀(6)入口为载气入口端(6-1)，载气入口端(6-1)与载气入口管道(7)连接；载气控制阀(6)出口为多个载气出口端，多个载气出口端分别通过载气管道(5)与装有不同雾化材料的管型容器(3)连接；所述载气控制阀(6)通过电路信号控制在多个载气出口端间进行切换，实现不同雾化材料载气输入的切换。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述雾化气体控制阀(9)入口设有多个雾化气体入口端，多个雾化气体入口端分别通过雾化气体管道(8)与装有不同雾化材料的管型容器(3)连接；雾化气体控制阀(9)出口为输送气体出口端(9-3)，输送气体出口端(9-3)与输送管道(11)连接；雾化气体控制阀(9)通过电路信号控制在多个雾化气体入口端间进行切换，实现不同材料雾化气体输出的切换，同时防止了不同雾化材料间的相互污染。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可扩展的多通道气溶胶雾化装置通过控制载气控制阀(6)和雾化气体控制阀(9)实现雾化腔室(1)内多种材料的按需雾化，缩短多材料气溶胶喷射打印时多材料衔接的周期，避免多种材料间的相互污染。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述输送-打印装置包括Y型三通(10)，Y型三通(10)入口通过输送管道(11)与雾化气体控制阀(9)出口连接，Y型三通(10)出口通过输送管道(11)与打印喷头通断阀(12)入口连接，打印喷头通断阀(12)出口与打印喷头(13)连接，打印喷头(13)通过鞘气管道(14)与鞘气气源连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述Y型三通(10)底部连接储液瓶(10-1)，气溶胶输送过程中附着在输送管道(11)管壁而聚集形成的液滴由于重力进入Y型三通(10)底部的储液瓶(10-1)中，气溶胶流在Y型三通(10)上部流通，实现液滴与气溶胶流的分离。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述打印喷头通断阀(12)入口为输送气体入口端(12-1)，输送气体入口端(12-1)与输送管道(11)连接；打印喷头通断阀(12)出口为打印气体出口端(12-2)，打印气体出口端(12-2)与打印喷头(13)连接；打印喷头通断阀(12)设有空气出口端(12-3)，空气出口端(12-3)安装有过滤棉，用于过滤排至空气中的气溶胶颗粒，减少对环境的污染；打印喷头通断阀(12)通过电路信号控制在输送气体入口端(12-1)和打印气体出口端(12-2)间进行切换，实现打印喷头(13)的通断。
...【技术特征摘要】
1.一种可扩展的多通道气溶胶雾化装置，包括雾化腔室(1)，其特征在于：雾化腔室(1)底部装有多个压电陶瓷雾化片(2)，压电陶瓷雾化片(2)通过压电陶瓷雾化片线路(2-1)与直流电源连接，雾化腔室(1)内盛有水介质，雾化腔室(1)通过冷却水管道(4)与冷却循环装置连接；雾化腔室(1)包括端盖(1-1)，用于固定盛放不同种类待雾化材料的多个管型容器(3)；管型容器(3)通过载气管道(5)与载气控制阀(6)出口连接，载气控制阀(6)入口通过载气入口管道(7)与载气气源连接；管型容器(3)通过雾化气体管道(8)与雾化气体控制阀(9)入口连接，雾化气体控制阀(9)出口与输送-打印装置连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述管型容器(3)包括管型容器管身(3-2)和与之连接的管型容器底盖(3-1)、管型容器顶盖(3-3)；管型容器底盖(3-1)内装有pi薄膜(3-1-1)，pi薄膜(3-1-1)实现高通量雾化；管型容器顶盖(3-3)设有载气入口(3-3-1)、雾化气体出口(3-3-2)及雾化气体导向片(3-3-3)，载气入口(3-3-1)与载气管道(5)连接，雾化气体出口(3-3-2)与雾化气体管道(8)连接，雾化气体导向片(3-3-3)具有竖向断面，用于导引雾化气体通往雾化气体出口(3-3-2)，并防止雾化气体形成液膜阻塞气溶胶通路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述端盖(1-1)通过通孔(1-1-1)与多个管型容器(3)连接；端盖(1-1)上设有固定口(1-1-2)，固定口(1-1-2)通过紧定螺钉来固定管型容器(3)并调节管型容器底盖(3-1)与压电陶瓷雾化片(2)的距离，实现更好的雾化效果。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述雾化腔室(1)具有可扩展性，根据需要增加雾化腔室(1)底部的压电陶瓷雾化片(2)的数量及雾化腔室(1)的端盖(1-1)的通孔(1-1-1)数量，进而增加雾化材料的种类。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载气控制阀(6)入口为载气入口端(6-1)，载气入口端(6-1)与载气入口管道(7)连接；载气控制阀(6)出口为多个载气出口端，多个载气出口端分别通过载气管道(5)与装有不同雾化材料的管型容器(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺健康，曾嘉禾，丁毅，徐辰雨，毛茅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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