飞鱼博客 
随着对微机电系统(MEMS)、可穿戴/植入式电子产品、小型化便携式设备和物联网的需求持续激增，压电材料的追求已成为许多人的优先兴趣，因为它们本质上是机械和电能的耦合。
纳米粒子、薄膜和图案是三种关键的压电元件，在传感、驱动、催化和能量收集等领域有着广泛的应用。这些元件的大规模生产仍然是一个挑战，因为在各种基板上控制这些结构和特征尺寸是一个复杂的过程。
雷暴是大气中发生在积雨云中的一种放电现象。在这些云的形成过程中，它们会携带电荷，并且由于静电感应，地球表面会产生各向异性电荷。
当雷暴的电场强度达到足够强度(一般大于25 ~ 30kv /cm)时，雷暴中的内部放电或雷暴之间的强放电就会发生。雷雨云中的雨滴顶端的水滴流将被喷射出来。我们的团队受到这种自然现象的启发，我们一直在考虑建造面向工业需求的高通量3D微打印机。
我们构建了一个3D微打印机制，使用一个连接到针和电源的棘盘。一旦我们创造出强大到足以作为推进剂的静电场，墨水流就可以锥形喷射到平台上，形成微图案，就像雷雨中雨滴的尖端喷出带电液滴一样。
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
与市场上的其他打印机相比，这种微型打印机的成本更低，它利用静电场将墨水流推动到一个平台上，从而可以有效地操纵薄膜图案，提高打印速度，以解决大规模生产和控制结构和特征尺寸的挑战。
通过我们团队的努力，制造速度提高了100倍，可以像半导体光刻一样有效地操纵薄膜图案。例如，在4英寸的硅晶片上，可以在10分钟内以最小的材料浪费制造10 μm厚的锆钛酸铅(PZT)薄膜。这项突破性技术适用于制造麦克风、临床超声探头和薄膜太阳能电池板的压电元件，有望降低相关产品的生产成本。
我们的微型打印机也显示出打印广泛类别的材料的能力，如介电陶瓷，金属纳米颗粒，绝缘聚合物和生物分子。它在现有的微米厚压电薄膜技术中具有最快的速度，与目前市场上的薄膜相比，我们生产的薄膜具有优异的压电性能。
这种新的、经济实惠的精密打印模型具有可测量到~20 μm的特征，可以为科学界的许多人带来好处，并导致许多以前认为不可能的突破。
这种新型的微型打印机代表了向超快速、大面积增材微制造3D物体迈出的重要一步，这些物体几乎具有任何成分和可调整的微观结构和功能。
现在，我们的团队专注于将打印机与卷对卷承印物接收系统集成在一起，以实现潜在的商业应用。此外，我们正在积极寻求与商业伙伴的合作，以进一步提高其市场占有率。
这个故事是科学X对话的一部分，研究人员可以在这里报告他们发表的研究文章的发现。请访问此页面了解有关ScienceX对话框的信息以及如何参与。
更多信息:李雪木等人，压电元件的快速和通用静电圆盘微印刷，自然通讯(2023)。DOI: 10.1038 / s41467 - 023 - 42159 - 9
李学木现为香港城市大学(城大)机械工程博士后、香港科技大学(科大)访问学者。他的研究兴趣包括先进制造、压电/铁电、生物材料、柔性电子和软机器人、生物医学工程、MEMS、传感器、能量收集和超声波换能器。
引用科学家开发低成本，多功能
用于超快速压电材料打印的nal微型打印机(2023年，11月15日)检索自https://techxplore.com/news/2023-11-scientists-low-cost-multifunctional-microprinter-ultrafast.html
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