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《西安工程大学》 2017年
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织物表面微滴喷射打印成形微细导线基础研究

吴姗  
【摘要】:在电子信息智能纺织品的发展过程中,连接各电子元件的导电线路与织物的柔性化集成制备是其发展的前提和基础。针对当前织物表面导电线路制备工艺复杂、导线宽度受限、成本高、柔性差等问题,本文提出微滴喷射与化学反应相结合的织物表面导电线路成形的方法。利用开发的气动式双喷头微滴喷射系统,以纺织物为基板,进行导电线路的打印成形。在织物表面打印导电线路过程中,由于织物具有多孔结构,直接在其表面沉积导线会出现液体渗透、扩散现象,严重影响成线质量,且在打印导线过程中,基板速度、沉积序列等工艺参数都会对成形导线的导电性能产生影响。基于此,本文采用理论分析与试验研究相结合的方法,通过对比不同处理方法对织物润湿性及沉积形态的影响,确定出适合沉积导线的织物基板;在硝酸银和抗坏血酸溶液按需稳定喷射情况下,进行织物表面点阵沉积试验,分析了两种溶液定点沉积反应后点的尺寸均匀性;在此基础上,进行织物表面沉积导线试验研究,研究了基板速度和沉积序列对成形导线性能的影响规律,为后续织物表面微滴喷射打印高质量导电线路提供指导。气动式双喷头微滴喷射实验平台构建。根据气动式按需微滴喷射原理和微滴喷射打印导线的实验需要,搭建的气动式双喷头微滴喷射实验平台包括四个模块:微滴喷射装置、脉冲压力产生模块、图像采集模块和运动控制模块,为后续织物表面导电线路的打印成形提供设备支持。不同处理方法对织物润湿性的影响研究。以实际的微滴扩散面积为依据,结合织物组织结构和纤维类型,优选出沉积效果较好的处理方法,并确定适宜的织物作为沉积基板。从微滴沉积状态和润湿时间以及微滴扩散面积三个方面出发,对改性处理后织物润湿性进行评价,结果表明,经阳离子脂肪酰胺TF449A处理后的织物,微滴在经纬密度为446×338的机织平纹纯棉织物表面的沉积效果最佳,接触角为78.5°,润湿时间从1.9s增加至178.2s,微滴扩散面积从2.13 mm~2减小至0.47mm~2。织物表面硝酸银和抗坏血酸微滴定点沉积试验研究。利用搭建的实验平台,在实现硝酸银和抗坏血酸按需稳定喷射的基础上,进行两种溶液定点沉积反应试验研究,研究了定点沉积反应后的沉积形态、点的尺寸均匀性及反应后的产物和微观形貌。结果表明,两种溶液定点反应后的沉积形态较好,点的均匀性较好,反应后的产物是Ag,在织物表面附着一层银颗粒物。织物表面不同工艺参数成形导线试验及性能研究。基于微滴喷射打印化学反应沉积原理,对织物表面不同基板速度和不同沉积序列成形导线进行研究,获得二者对成形导线微观形貌和导电性能的影响规律。不同工艺参数成形导线试验研究表明,随着速度的增大,线宽先增大后减小;沉积序列不同,成形导线形态不同,且沉积序列为XKXK、XKXKXK和XKKXK(X=硝酸银,K=抗坏血酸)的导线线宽均匀,导线边界光滑。成形导线微观形貌研究表明,随着速度的增大,织物表面生成的银颗粒先增多后减少;当沉积序列为XKXK、XKXKXK和XKKXK时,生成的银颗粒较多,主要以类球状、片状的形式存在,颗粒间连接紧密,颗粒团聚不明显。成形导线导电性能研究表明,随着速度的增大,导线的方阻均值和标准偏差先减小后增大;当沉积序列为XKXK、XKXKXK和XKKXK时,成形导线导电性较好;成形导线导电性验证结果表明,成形导线具有导电性,初步实现了织物表面导电线路的打印成形。
【学位授予单位】:西安工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS195;TN70

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