▲ 圖1 通過(guò)EHD打印復(fù)合納米材料制備晶體管陣列
 

▲ 圖2 通過(guò)EHD打印復(fù)合納米材料用于顯示器

▲ 圖3 在基板上制造過(guò)濾器的組件
 

▲ 圖4 通過(guò)EHD打印復(fù)合納米材料用于能量收集和存儲(chǔ)

電極和傳感器
EHD打印還被用于制造不同的電極和傳感器。EHD在銀電極上打印厚度為300 nm的甲基紅/石墨烯復(fù)合片材沉積。通過(guò)量化電阻的變化，復(fù)合電極成功地用作濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)了傳感器的高靈敏度（96.36%電阻和2869500% 的電容濕度靈敏度）。石墨烯/Pt復(fù)合微電極的制造涉及EHD按需打印技術(shù)的利用[13]，在Pt微電極上打印厚度為5nm的石墨烯線，每條線的電阻為4.2 mΩ cm。電化學(xué)測(cè)發(fā)現(xiàn)G/Pt復(fù)合材料微電極的峰值電流是裸Pt微電極的兩倍多，顯著提高了傳感靈敏度。
 

▲ 圖5 通過(guò)EHD打印復(fù)合納米材料用于電極和傳感器

EHD打印還應(yīng)用于介電彈性體致動(dòng)器的自修復(fù)電極[14]，致動(dòng)器顯示出其恢復(fù)功能的顯著能力，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)96.8%的效率，還研究了基于明膠的電極作為應(yīng)變傳感器的潛在適用性，其中拉伸刺激能夠被轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)。此外，EHD技術(shù)被用于制造具有環(huán)保型、具有成本效益的可折疊電子產(chǎn)品，其中包括將由PEDOT：PSS和石墨烯組成的復(fù)合材料組成的電路印刷到聚乙烯醇制成的薄膜上[15]。此外，還檢查了印刷PEDOT：PSS/石墨烯電路形式的電阻溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)體溫和呼吸行為。EHD噴射打印的應(yīng)用被用于打印用于通信設(shè)備和顯示器粘合的各向異性導(dǎo)電膜，打印受油墨導(dǎo)電性和印刷條件影響。

生物醫(yī)療
EHD打印可應(yīng)用于生物和健康相關(guān)設(shè)備，如藥物、活組織的遞送和健康監(jiān)測(cè)。為了生成微尺度活組織模式，將功能化海藻酸鹽和纖維蛋白系統(tǒng)與PEDOT：PSS結(jié)合使用^[16]，以產(chǎn)生導(dǎo)電水凝膠，如圖所示。3D EHD打印用于制造包含親水和疏水分子的多藥復(fù)合膜（醋酸纖維素-布洛芬和醋酸纖維素-撲熱息痛），復(fù)合膜表現(xiàn)出生物相容性和柔性，能夠輔助吞咽，可應(yīng)用于藥物聯(lián)合治療和個(gè)性化醫(yī)療^[17]。
 

▲ 圖6 通過(guò)EHD打印復(fù)合納米材料用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

開(kāi)發(fā)了一種基于熔融的EHD打印方法，來(lái)制造由PCL摻入多壁碳納米管組成的微纖維支架^[18]，表現(xiàn)出良好的細(xì)胞相容性，力學(xué)特性幾乎不變但大大降低了纖維支架的阻抗。在另一項(xiàng)研究中^[19]，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際骨骼中發(fā)現(xiàn)的膠原纖維和羥基磷灰石納米晶體的更準(zhǔn)確復(fù)刻，通過(guò)3D EHD打印制造了由微米級(jí)PCL和羥基磷灰石納米顆粒組成的復(fù)合支架，其中復(fù)合支架具有生物相容性，有助于體外細(xì)胞排列和增殖。這種方法有可能有效調(diào)節(jié)各種大小和材料的細(xì)胞微環(huán)境，從而增強(qiáng)組織再生。

其他
為了實(shí)現(xiàn)在低強(qiáng)度磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、有效控制和人機(jī)安全交互，研究人員利用EHD打印沉積軟磁致復(fù)合材料，以達(dá)到高穩(wěn)定性和線性度狀態(tài)，使其能夠用于多種潛在應(yīng)用，如致動(dòng)器。通過(guò)使用EHD打印將聚苯胺納米顆粒摻入銀片和熱塑性聚氨酯的復(fù)合材料中，合成了一種具有優(yōu)異印刷適性和穩(wěn)定性的混合導(dǎo)電油墨，打印的柔性加熱器表現(xiàn)出卓越的柔韌性和耐用性，擁有45μm的出色分辨率，其電阻在半徑為0.5mm的3000次外彎循環(huán)后表現(xiàn)出卓越的機(jī)械穩(wěn)定性[20]。加熱器也可以貼在個(gè)人身上，顯示出新型可穿戴電氣應(yīng)用的潛力。

▲ 圖7 過(guò)濾器的組件制造步驟

在另一項(xiàng)工作中[21]，由介電彈性體致動(dòng)器提供動(dòng)力，采用EHD工藝制造了一種混合結(jié)構(gòu)可調(diào)透鏡。為了制造介電彈性體驅(qū)動(dòng)的組件，采用了基于高度介電硅橡膠的油墨來(lái)形成透鏡的封裝層，該層填充了銅酞菁。已經(jīng)生產(chǎn)的可調(diào)諧鏡頭表現(xiàn)出以類似于人眼的方式自動(dòng)改變其焦距的能力，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)在包括成像、信息存儲(chǔ)、光束控制和雙焦點(diǎn)技術(shù)等一系列應(yīng)用中具有重大前景。

2 相關(guān)設(shè)備型號(hào)
RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng) RD-EHDJET®

RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng) RD-EHDJET®，是一套基于電流體動(dòng)力學(xué)（electrohydrodynamic, EHD）原理的高精度納米材料沉積噴墨打印系統(tǒng)�，F(xiàn)有桌面式（RD-EHD100）、立式（RD-EHD200）和量產(chǎn)型（RD-EHD300）打印系統(tǒng)可供選擇。
 

與傳統(tǒng)的噴墨打印技術(shù)相比，EHD電流體噴墨打印技術(shù)可以完成再高精度、再精細(xì)圖案的噴印，突破了現(xiàn)有噴印技術(shù)在高分辨率打印方面的局限，還可適應(yīng)更大粘度范圍（0.5~10000cps）的材料。
 

RD-EHDJET®，在對(duì)噴印分辨率要求高的印刷電子（如柔性電極、MEMS氣體傳感器等）、顯示器件（如MicroLed、MiniLed等）、光學(xué)器件和微結(jié)構(gòu)打印等領(lǐng)域都可以發(fā)揮準(zhǔn)確準(zhǔn)、穩(wěn)定、快捷的作用。經(jīng)RUIDU微納制造及生命科學(xué)交叉實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心打印測(cè)試，RD-EHDJET®可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)徑≥1μm，線寬≥0.5μm的圖形和結(jié)構(gòu)；適用于玻璃、PDMS、二氧化硅晶圓、PET等柔性聚合物、多孔基材、金屬涂層表面、金屬等基材。

RUIDU可持續(xù)為打印系統(tǒng)提供玻璃、金屬、陶瓷等類型的適用噴頭，以及經(jīng)實(shí)際打印測(cè)試驗(yàn)證的推薦墨水等相關(guān)耗材。

▲ 視頻 RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)打印叉指電極
 

▲ 圖a RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)制備的氣體傳感器敏感材料膜層，沉積區(qū)域：200×200μm
 

▲ 圖b RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)打印的紅、綠量子點(diǎn)MicroLed，像素坑尺寸：65×75μm
 

▲ 圖c RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)打印的柔性印刷電子電路，min-width：10μm（參照物：五角硬幣）
 

▲ 圖d RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)打印的柔性印刷電子電路，min-width：2.3μm（參照物：回形針）

參考文獻(xiàn)：
[1] Lee J G, Cho H J, Huh N, et al. Electrohydrodynamic (EHD) dispensing of nanoliter DNA droplets for microarrays[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2006, 21(12): 2240-2247.
[2] Zhang B, He J, Li J, et al. Microscale electrohydrodynamic printing of in situ reactive features for patterned ZnO nanorods[J]. Nanotechnology, 2019, 30(47): 475301.
[3] Li X, Jeong Y J, Jang J, et al. The effect of surfactants on electrohydrodynamic jet printing and the performance of organic field-effect transistors[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2018, 20(2): 1210-1220.
[4] Jeong Y J, Bae J, Nam S, et al. Directly drawn ZnO semiconductors and MWCNT/PSS electrodes via electrohydrodynamic jet printing for use in thin-film transistors: The ideal combination for reliable device performances[J]. Organic Electronics, 2016, 39: 272-278.
[5] Tang X, Kwon H, Hong J, et al. Direct printing of asymmetric electrodes for improving charge injection/extraction in organic electronics[J]. ACS applied materials & interfaces, 2020, 12(30): 33999-34010.
[6] Liu M, Lin C, Ou W, et al. Electrohydrodynamic Printing of PCL@ CsPbBr3 Composite Fibers with High Luminescence for Flexible Displays[J]. Coatings, 2023, 13(3): 500.
[7] Kang G, Lee H, Moon J, et al. Electrohydrodynamic jet-printed MaPbBr3 perovskite/polyacrylonitrile nanostructures for water-stable, flexible, and transparent displays[J]. ACS Applied Nano Materials, 2022, 5(5): 6726-6735.
[8] Zhang B, He J, Zheng G, et al. Electrohydrodynamic 3D printing of orderly carbon/nickel composite network as supercapacitor electrodes[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 82: 135-143.
[9] Wang S, Zeng G, Sun Q, et al. Flexible electronic systems via electrohydrodynamic jet printing: A mnse@ rgo cathode for aqueous zinc-ion batteries[J]. ACS nano, 2023, 17(14): 13256-13268.
[10] Wei X, Lin C C, Wu C, et al. Three-dimensional hierarchically porous MoS2 foam as high-rate and stable lithium-ion battery anode[J]. nature communications, 2022, 13(1): 6006.
[11] Pham T T, Tu H P, Dao T D, et al. Fabrication of an anode functional layer for an electrolyte-supported solid oxide fuel cell using electrohydrodynamic jet printing[J]. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 2019, 10(1): 015004.
[12] Paul N, Suresh L, Seo J, et al. Electrohydrodynamically printed solid-state Photo-electro protein micro-capacitors[J]. Energy Storage Materials, 2023, 61: 102839.
[13] Zhao K, Wang D, Li K, et al. Drop-on-demand electrohydrodynamic jet printing of graphene and its composite microelectrode for high performance electrochemical sensing[J]. Journal of The Electrochemical Society, 2020, 167(10): 107508.
[14] Choe G, Tang X, Wang R, et al. Printing of self-healable gelatin conductors engineered for improving physical and electrical functions: Exploring potential application in soft actuators and sensors[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2022, 116: 171-179.
[15] Ren P, Dong J. Electrohydrodynamic printed PEDOT: PSS/graphene/PVA circuits for sustainable and foldable electronics[J]. Advanced Materials Technologies, 2023, 8(22): 2301045.
[16] Kasimu A, Zhu H, Meng Z, et al. Development of Electro‐Conductive Composite Bioinks for Electrohydrodynamic Bioprintin g with Microscale Resolution[J]. Advanced Biology, 2023, 7(10): 2300056.
[17] Wu S, Ahmad Z, Li J S, et al. Fabrication of flexible composite drug films via foldable linkages using electrohydrodynamic printing[J]. Materials Science and Engineering: C, 2020, 108: 110393.
[18] Meng Z, He J, Xia Z, et al. Fabrication of microfibrous PCL/MWCNTs scaffolds via melt-based electrohydrodynamic printing[J]. Materials Letters, 2020, 278: 128440.
[19] Qu X, Xia P, He J, et al. Microscale electrohydrodynamic printing of biomimetic PCL/nHA composite scaffolds for bone tissue engineering[J]. Materials Letters, 2016, 185: 554-557.
[20] Wang Z, Wu Y, Wu D, et al. Soft magnetic composites for highly deformable actuators by four-dimensional electrohydrodynamic printing[J]. Composites Part B: Engineering, 2022, 231: 109596.
[21] Cui Y, Yu H, Abbas Z, et al. PZT composite film preparation and characterization using a method of sol-gel and electrohydrodynamic jet printing[J]. Micromachines, 2023, 14(5): 918.