本發(fā)明涉及電流體動(dòng)力學(xué)打印
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種大面積微納結(jié)構(gòu)電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度誤差補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
：電流體動(dòng)力學(xué)打印在電子器件、可穿戴設(shè)備、柔性電子顯示器、太陽(yáng)能薄膜電池、生物支架、組織工程、有機(jī)發(fā)光二極管、生物傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的聚合物器件制備技術(shù)一般是在各種基底上利用光、粒子、機(jī)械或者物理接觸等工藝進(jìn)行聚合物器件的制備，如光刻印刷技術(shù)、電子束印刷技術(shù)、干涉光刻技術(shù)、激光直寫等。這些制備技術(shù)涉及的步驟繁多，而且工藝復(fù)雜，造成開發(fā)和生產(chǎn)成本高，而且時(shí)間周期長(zhǎng)，需要高溫條件，聚合物在高溫環(huán)境下對(duì)打印溶液的性能產(chǎn)生影響。因此，基于溶液制造方法的噴墨打印更加適合制備聚合物器件。噴墨打印技術(shù)主要依靠壓電、熱氣泡或聲波等作用，以推擠方式進(jìn)行噴墨打印，由于這種方式所產(chǎn)生的能量有限，并且聚合物溶液具有較高的黏性和表面張力，容易堵塞噴嘴。電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)聚合物溶液的高分辨率的噴墨打印，電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)是在基板和噴嘴之間施加電壓，在誘導(dǎo)電場(chǎng)力作用下，溶液從噴頭流出，在噴嘴處形成彎液面，隨著電壓逐漸升高，電荷在彎液面聚集，電荷間的庫(kù)侖力導(dǎo)致液體表面產(chǎn)生切向應(yīng)力，在剪切力的作用下，彎液面在噴嘴頂端形成泰勒錐，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度增加，庫(kù)侖力克服液體表面張力，液體從泰勒錐的頂端射出，形成液滴或射流。電流體動(dòng)力學(xué)打印工藝容易受到噴印溶液的屬性、電場(chǎng)強(qiáng)度、噴頭的結(jié)構(gòu)等因素影響，可通過(guò)基板的移動(dòng)速度、所施加的電壓、噴射高度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，這些參數(shù)會(huì)影響打印功能器件的形貌。電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)所制備的結(jié)構(gòu)形貌會(huì)影響功能器件的性能，如打印厚度、均勻性等，對(duì)于電流體動(dòng)力學(xué)打印大面積微納結(jié)構(gòu)的功能器件，由于基板表面的不平整，引起噴射高度的變化，從而影響功能器件的精確成形，然而，現(xiàn)有的電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)在大面積微納結(jié)構(gòu)的器件制備過(guò)程中，對(duì)噴射高度的變化并沒(méi)有采取有效的方法，影響大面積微納器件的結(jié)構(gòu)形貌，從而影響其性能。綜上所述，現(xiàn)有的電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)對(duì)大面積微納結(jié)構(gòu)的制備受到限制，其結(jié)構(gòu)形貌難以得到進(jìn)一步提高，因此現(xiàn)有的電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)難以滿足大面積微納結(jié)構(gòu)器件精確成形的要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有的電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大面積微納結(jié)構(gòu)器件的精確成形，本發(fā)明提出一種大面積微納結(jié)構(gòu)電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度誤差補(bǔ)償方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大面積微納結(jié)構(gòu)電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度誤差補(bǔ)償方法，其步驟如下：(一)確定基板約束點(diǎn)的數(shù)量；(二)得到基板約束點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值z(mì)i；(三)構(gòu)建XY平面四邊形網(wǎng)格；(四)確定XY平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值z(mì)j；(五)構(gòu)建基板打印面積的三維曲面；(六)獲得當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值z(mì)c；(七)補(bǔ)償電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度。(一)中根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)打印面積，確定約束點(diǎn)的數(shù)量，在基板的XY平面內(nèi)確定X軸和Y軸上的約束點(diǎn)數(shù)量分別為N和M，N≥3，M≥3，得到約束點(diǎn)的數(shù)量為N×M，根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)裝置的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)距離分別得到各個(gè)約束點(diǎn)的X軸和Y軸的位置，其N×M個(gè)約束點(diǎn)在XY平面的坐標(biāo)為(xi,yi)N×M，其中，1≤i≤N×M。(二)中采用測(cè)量檢測(cè)設(shè)備對(duì)基板的XY平面上的N×M個(gè)約束點(diǎn)進(jìn)行原位檢測(cè)Z軸位置，得到N×M個(gè)約束點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值為zi，其中，1≤i≤N×M。(三)中根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)打印面積，構(gòu)建XY平面的四邊形網(wǎng)格，X軸和Y軸上的網(wǎng)格數(shù)量分別為S和T，從而得到XY平面上的平面四邊形網(wǎng)格數(shù)為S×T，并得到各網(wǎng)格點(diǎn)的平面坐標(biāo)為(xj,yj)S×T，其中1≤j≤S×T。(四)中根據(jù)基板的N×M個(gè)約束點(diǎn)三維坐標(biāo)值(xi,yi,zi)N×M，確定平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值z(mì)j，其具體過(guò)程如下：(1)根據(jù)基板的N×M個(gè)約束點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(xi,yi,zi)N×M，獲得線性方程組：c1δ(P1-P1)+c2δ(P1-P2)+...cN×Mδ(P1-PN×M)=z1c1δ(P2-P1)+c2δ(P2-P2)+...cN×Mδ(P2-PN×M)=z2...c1δ(Pi-P1)+c2δ(Pi-P2)+...cN×Mδ(Pi-PN×M)=zi...c1δ(PN×M-P1)+c2δ(PN×M-P2)+...cN×Mδ(PN×M-PN×M)=zN×M,]]>其中，Pi-Pj，i,j＝1,2,…,N×M，為XY平面上約束點(diǎn)之間的距離，且δ(Pi-Pj)＝|Pi-Pj|2[(ln|Pi-Pj|-1)]，ci為線性方程組的系數(shù)；(2)從(1)中獲得線性方程組的系數(shù)ci，i＝1,2,…,N×M；(3)獲得平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值z(mì)j：zj＝c1δ(Pj-P1)+c2δ(Pj-P2)+…cN×Mδ(Pj-PN×M)，其中，j＝1,2,…,S×T。(五)中根據(jù)平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(xj,yj,zj)S×T，分別沿著X、Y方向依次連接，構(gòu)成四角網(wǎng)格的基板噴印面積的三維曲面。(六)中獲得當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值z(mì)c，包括以下步驟：a、確定當(dāng)前電流體動(dòng)力學(xué)打印的基板在XY平面內(nèi)的位置，在XY平面內(nèi)判斷當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格，b、根據(jù)當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)，獲得當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值z(mì)c，利用當(dāng)前電流體動(dòng)力學(xué)打印的基板在XY平面內(nèi)的位置與平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)之間的距離作為權(quán)值，對(duì)平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值z(mì)j進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值z(mì)c：其中zc為當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值，zf、zs、zt和zl分別為當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值，df、ds、dt和dl分別為當(dāng)前打印基板位置與當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)zf、zs、zt和zl之間的距離。(七)中補(bǔ)償電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度，根據(jù)當(dāng)前打印基板的Z軸坐標(biāo)值z(mì)c，確定電流體動(dòng)力學(xué)打印的補(bǔ)償噴射高度：H2＝H1+zc，其中H2為當(dāng)前打印基板位置的補(bǔ)償噴射高度，H1為當(dāng)前打印基板位置的原始噴射高度，zc為當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值。本發(fā)明突破現(xiàn)有的電流體動(dòng)力學(xué)打印技術(shù)對(duì)大面積微納結(jié)構(gòu)器件的精確成形的限制，實(shí)現(xiàn)大面積結(jié)構(gòu)的微納米器件的噴墨打印和微納米結(jié)構(gòu)器件的制備。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的流程框圖。圖2為三維曲面的示意圖。具體實(shí)施方式下面針對(duì)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明：如圖1所示，一種大面積微納結(jié)構(gòu)電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度誤差補(bǔ)償方法，包括如下步驟：1、確定基板約束點(diǎn)的數(shù)量。根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)打印面積，確定約束點(diǎn)的數(shù)量，在基板的XY平面內(nèi)確定X軸和Y軸上的約束點(diǎn)數(shù)量分別為N和M，一般N≥3，M≥3，打印面積越大，N和M的取值越大，得到約束點(diǎn)的數(shù)量為N×M，根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)裝置的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)距離分別得到各個(gè)約束點(diǎn)的X軸和Y軸的位置，其N×M個(gè)約束點(diǎn)在XY平面的坐標(biāo)為(xi,yi)N×M，其中，1≤i≤N×M。2、確定基板約束點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值。采用測(cè)量檢測(cè)設(shè)備對(duì)基板的XY平面上的N×M個(gè)約束點(diǎn)進(jìn)行原位檢測(cè)Z軸位置，得到N×M個(gè)約束點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值為zi，其中，1≤i≤N×M。3、構(gòu)建XY平面四邊形網(wǎng)格。根據(jù)電流體動(dòng)力學(xué)打印面積，構(gòu)建XY平面的四邊形網(wǎng)格，設(shè)X和Y軸上的網(wǎng)格數(shù)量分別為S和T，從而得到XY平面上的平面四邊形網(wǎng)格數(shù)為S×T，并得到各網(wǎng)格點(diǎn)的平面坐標(biāo)為(xj,yj)S×T，其中，1≤j≤S×T。4、確定平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值。根據(jù)基板的N×M個(gè)約束點(diǎn)三維坐標(biāo)值(xi,yi,zi)N×M，確定平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：(1)根據(jù)基板的N×M個(gè)約束點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(xi,yi,zi)N×M，組成線性方程組為：c1δ(P1-P1)+c2δ(P1-P2)+...cN×Mδ(P1-PN×M)=z1c1δ(P2-P1)+c2δ(P2-P2)+...cN×Mδ(P2-PN×M)=z2...c1δ(Pi-P1)+c2δ(Pi-P2)+...cN×Mδ(Pi-PN×M)=zi...c1δ(PN×M-P1)+c2δ(PN×M-P2)+...cN×Mδ(PN×M-PN×M)=zN×M---(1)]]>式中，Pi-Pj，i,j＝1,2,…,N×M，為XY平面上約束點(diǎn)之間的距離，滿足：Pi-Pj=(xi-xj)2+(yi-yj)2---(2)]]>δ(Pi-Pj)＝|Pi-Pj|2[(ln|Pi-Pj|-1)]，ci為線性方程組的系數(shù)。(2)對(duì)式(1)進(jìn)行求解，得到線性方程組的系數(shù)ci，i＝1,2,…,N×M。(3)計(jì)算平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值，其關(guān)系式可表示為：zj＝c1δ(Pj-P1)+c2δ(Pj-P2)+…cN×Mδ(Pj-PN×M)(3)式中，j＝1,2,…,S×T。5、構(gòu)建基板打印面積的三維曲面。如圖2所示，根據(jù)平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(xj,yj,zj)S×T，分別沿著X、Y方向依次連接，構(gòu)成四角網(wǎng)格的基板噴印面積的三維曲面。6、計(jì)算當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：(1)確定當(dāng)前電流體動(dòng)力學(xué)打印的基板在XY平面內(nèi)的位置，在XY平面內(nèi)判斷當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格。(2)根據(jù)當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算當(dāng)前打印基板的Z軸坐標(biāo)值，利用當(dāng)前電流體動(dòng)力學(xué)打印的基板在XY平面內(nèi)的位置與平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)之間的距離作為權(quán)值，對(duì)平面四邊形網(wǎng)格頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值，其計(jì)算公式如下：zc=zfdf+zsds+ztdt+zldldf+ds+dt+dl---(4)]]>式中zc為當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值，zf、zs、zt和zl分別為當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值，df、ds、dt和dl分別為當(dāng)前打印基板位置與當(dāng)前打印位置所在的平面四邊形網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)zf、zs、zt和zl之間的距離。7、根據(jù)當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值，補(bǔ)償電流體動(dòng)力學(xué)打印的噴射高度為：H2＝H1+zc(5)式中H2為當(dāng)前打印基板位置的補(bǔ)償噴射高度，H1為當(dāng)前打印基板位置的原始噴射高度，zc為當(dāng)前打印基板位置的Z軸坐標(biāo)值。實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3