青岛理工大学：牺牲液膜上的3D打印—实现高分辨率厚膜浆料金属网格制造

来源： EngineeringForLife

现阶段，在众多透明电极材料中，金属网格型透明电极因其突出的综合性能被广泛应用于触控屏，透明电磁屏蔽，太阳能电池，以及透明电加热等领域，但针对透明电加热玻璃，目前具有较高加热性能，较好耐候性及较高力学性能的厚膜浆料型金属网格难以广泛应用于高透光率光学窗口。归其原因为高分辨率厚膜浆料型金属网格的低成本，大面积绿色制造存在挑战。

近日，青岛理工大学兰红波、朱晓阳团队与中国海洋大学徐晓峰团队合作，利用牺牲液膜衬底电场驱动3D打印策略，在玻璃基底上完成了厚膜银浆的高分辨率打印，实现了高综合性能银网格的高效、低成本绿色制造。通过引入液膜衬底，形成了有趣的的“双锥形”电场驱动喷射现象，研究结果表明，“双锥形”现象不仅提升了电场驱动喷射泰勒锥的稳定性，还实现了厚膜银浆直接嵌入液膜基底。在液膜基底对厚膜银浆的“限制性”铺展作用以及电场驱动喷射泰勒锥“缩颈”效应的双重作用下，厚膜银浆型金属网格的分辨率得到了有效提升，有效解决了厚膜银浆细度大极易引发喷射微喷头堵塞等问题。同时，采用该方法制造的透明玻璃加热器经过严苛的机械稳定性和环境稳定性测试，仍然保持着较好的综合性能。此外，基于制造的透明电加热玻璃，设计开发了集成电热及光热的界面热蒸发器，实验结果表明集成透明电加热玻璃的界面热蒸发器，在2V的直流电压下，蒸发速率可达到10.69 kg m−2 h−1。

综上，该文解决了厚膜浆料难以高分辨率3D打印的问题，配合多喷头打印系统有望实现厚膜浆料型高性能透明电加热玻璃的批量化制造，将会广泛应用于汽车、飞机、舰船及重要军事设备等对透光要求较高的挡风玻璃上。

相关研究成果以“3D Printed High Performance Silver Mesh for Transparent Glass Heaters through Liquid Sacrificial Substrate Electric-Field-Driven Jet”为题发表在Small期刊上。青岛理工大学兰红波、朱晓阳教授和中国海洋大学徐晓峰教授为论文共同通讯作者。

图1 基于液膜牺牲衬底的电场驱动喷射3D打印制造高性能透明电加热玻璃工艺流程

图2 电加热玻璃的光电综合性能测试

图3 除冰化冰应用测试

图4 集成电热及光热的界面热蒸发器

文章来源：
https://doi.org/10.1002/smll.202107811