本發(fā)明屬于印刷領(lǐng)域，具體涉及一種金屬噴涂打印的方法及采用的裝置。

背景技術(shù)：
液態(tài)金屬是一系列低熔點金屬及合金材料的統(tǒng)稱，在擁有導(dǎo)電性的同時，在室溫或較低的加熱溫度下就能夠處于液體狀態(tài)，因此液態(tài)金屬十分適于以打印的方式印制在各類基底材料表面，從而為電子線路的快速增材制造提供一種有效的新途徑。相對于傳統(tǒng)覆銅印制電路的加工，液態(tài)金屬印制電路沒有電化學(xué)腐蝕過程，更加節(jié)能環(huán)保，并且適合各類柔性基底材料，適合電路的快速打樣驗證，在導(dǎo)電線路和修改和回收上也具有獨特優(yōu)勢。目前液態(tài)金屬的印制方式大致可以分為直寫和噴涂兩種類型。直寫法能夠直接在基底表面形成液態(tài)金屬導(dǎo)電圖形，但是由于需要液態(tài)金屬需要依靠重力向下流動，因而液態(tài)金屬墨盒需要安裝在打印裝置的移動部件上，在更換墨盒時十分不便；噴涂法則需要使用掩膜，并且在噴霧的過程中，飄散的液態(tài)金屬微滴容易沾染周圍環(huán)境，帶來不必要的污染。此外由于缺少溫控裝置，因此不論是直寫式還是噴涂式液態(tài)金屬打印設(shè)備，都無法對熔點高于室溫的金屬或合金進(jìn)行噴涂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種靈活、精細(xì)、易于維護(hù)的蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印方法及裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置，其特征在于：包括機架、印墨機頭、吸管式噴嘴、樣品臺、墨池、氣體正負(fù)壓裝置和控制單元；所述樣品臺和墨池相鄰放置，所述機架位于樣品臺和墨池上方，機架上設(shè)置有印墨機頭，機架與控制單元連接；在所述的印墨機頭下端設(shè)置有吸管式噴嘴，所述吸管式噴嘴有1～10個，所述吸管式噴嘴包括長吸管結(jié)構(gòu)，長吸管上端與氣體正負(fù)壓裝置連通，所述長吸管由不銹鋼、塑料、陶瓷、玻璃、尼龍材質(zhì)中的一種或多種制成。其中，所述的機架為機械懸吊器件，安裝有印墨機頭并帶動其在水平平面及垂直方向上移動，其帶動印墨機頭移動的傳動方式包括皮帶傳動、絲杠傳動、連桿傳動方式中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的氣體正負(fù)壓裝置用于產(chǎn)生正壓或負(fù)壓，并在控制裝置的控制下進(jìn)行切換，以使噴嘴能夠吸取或噴出液態(tài)金屬墨水。其中，所述長吸管上端通過氣路管道與氣體正負(fù)壓裝置連通，所述氣體正負(fù)壓裝置包括在氣路管道上設(shè)置的三個常閉電磁閥(常閉電磁閥即非工作狀態(tài)下將兩端封閉阻斷的電磁閥)，其中第一電磁閥連接有正壓泵，第二電磁閥連接有負(fù)壓泵，第三電磁閥與大氣相通；在氣路管道上還設(shè)置有壓力傳感器。所述的樣品臺為一放置打印基底材料的平臺，其有效打印范圍是由懸吊在機架上機頭的移動范圍決定。所述的墨池為一上方開口的槽型或腔型容器，用于盛放液態(tài)金屬墨水，整體位于所述樣品臺的旁邊，其上方開口處在機頭移動范圍內(nèi)，可供機頭上的吸管式噴嘴伸入并吸取液態(tài)金屬墨水。優(yōu)選地，所述蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置還設(shè)置有加熱單元，其中，所述加熱單元包括分布于印墨機頭外側(cè)、樣品臺和墨池下方、以及吸管式噴嘴外周的多個電熱絲。加熱單元所述的加熱裝置用于為機頭、墨池、樣品臺提供加熱并維持一定的溫度范圍，從而保證在使用熔點高于室溫的液態(tài)金屬材料時，也能夠流暢的吸取和噴出液態(tài)金屬墨水。所述的控制裝置為一塊或若干塊執(zhí)行控制程序的電路，用于接收打印圖形指令，并控制機架上懸吊的機頭的移動、升降，切換噴頭氣路內(nèi)的正負(fù)壓以實現(xiàn)對液態(tài)金屬墨水的吸取或噴出，以及調(diào)節(jié)控制加熱裝置等。一種蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印方法，采用本發(fā)明提出的蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置，包括步驟：將基底材料置于樣品臺，通過人工操作或上位機軟件向控制單元輸入打印圖形指令，印墨機頭即根據(jù)圖形在墨池與樣品臺之間來回移動：當(dāng)機頭移至墨池上方時，機頭下降使吸管式噴嘴深入墨池，控制電路將吸管式噴嘴內(nèi)氣路切換至負(fù)壓，從而吸取一定量的液態(tài)金屬墨水，隨后機頭升起并移至樣品臺待打印圖形上方，再次降下式吸管式噴嘴接近基底材料上表面，控制電路將吸管式噴嘴內(nèi)氣路切換至正壓，將內(nèi)部的液態(tài)金屬墨水噴出至基底材料上表面(在噴墨過程中，機頭可以移動，并在控制電路對正負(fù)壓的控制下隨時暫?；蛑貑娔瑥亩诨撞牧仙媳砻娲蛴〕鲞B續(xù)或間斷的液態(tài)金屬線條)，直至吸管式噴嘴內(nèi)的液態(tài)金屬墨水全部噴出，則再次回到墨池重復(fù)吸取液態(tài)金屬墨水。其中，所述墨池內(nèi)放置熔點在200攝氏度以下的金屬材料、或熔點在200攝氏度以下的金屬材料和納米或微米顆粒復(fù)合的材料。優(yōu)選地，所述金屬材料選自鎵、銦、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵銦鋅合金、鎵銦錫鋅合金、鉍銦合金、鉍錫合金、鉍銦錫合金、鉍銦鋅合金、鉍銦錫鋅合金中的一種。其中，所述基底的材料為高分子聚合物、紙張、玻璃、陶瓷、布料、木材、固體金屬、合金中的一種，所述高分子聚合物選自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯、環(huán)氧樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷、硅膠、橡膠中的一種。其中，加熱單元的溫度控制范圍在15-300攝氏度。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印方法及裝置，利用蘸吸式的方法，解決了傳統(tǒng)直寫式液態(tài)金屬打印設(shè)備要將墨盒固定于移動組件的缺陷，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，而微噴的方式則有效避免了傳統(tǒng)噴涂式液態(tài)金屬打印對周圍環(huán)境的沾污和污染，同時也提高了液態(tài)金屬材料的使用效率，加熱控溫裝置則進(jìn)一步擴大了可選用的液態(tài)金屬材料范圍，且目前在國內(nèi)外尚無采用這一獨特設(shè)計的方法和裝置。附圖說明圖1為本發(fā)明蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置中氣體正負(fù)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，101為機架，102為印墨機頭，103為樣品臺，104為墨池，105為氣體正負(fù)壓裝置，106為加熱單元，107為控制單元，108為吸管式噴嘴，109為液態(tài)金屬墨水，110為基底材料；201為長吸管，202為氣路管道，203為第一電磁閥，204為第二電磁閥，205為第三電磁閥，206為微型正壓泵，207為微型負(fù)壓泵，208為壓力傳感器。具體實施方式以下以具體實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，實施例僅用于說明本發(fā)明，不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例中，如無特別說明，所用技術(shù)手段為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。實施例1：一種倒置式液態(tài)金屬噴涂打印裝置，包括機架101、印墨機頭102、吸管式噴嘴、樣品臺103、墨池104、氣體正負(fù)壓裝置105和控制單元107；樣品臺和墨池相鄰放置，機架101位于樣品臺和墨池上方，機架上設(shè)置有印墨機頭102，機架與控制單元107連接；在所述的印墨機頭下端設(shè)置有吸管式噴嘴108，所述吸管式噴嘴有1個，所述吸管式噴嘴包括長吸管，長吸管201上端與氣體正負(fù)壓裝置連通(吸管的下端為朝向樣品臺的一端)。本實施例中，整個蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中機架101采用XYZ三軸滾珠絲杠導(dǎo)軌，機頭102固定于其上，樣品臺103與墨池104均為不銹鋼制成，氣體正負(fù)壓裝置105通過氣路管道與機頭上的吸管式噴嘴108相連通，加熱單元106包括分布于機頭102、樣品臺103、墨池104以及吸管式噴嘴108外周的一系列電熱絲，控制裝置107是一塊電路板，通過連線分別對機架101、機頭102、氣體正負(fù)壓裝置105和加熱單元106進(jìn)行控制，液態(tài)金屬墨水109為鉍銦錫合金，基底材料110為1mm厚的PDMS。本實施例中，蘸吸微噴式液態(tài)金屬打印裝置上的氣體正負(fù)壓裝置的實現(xiàn)方式如圖2所示，長吸管201連接PLA(聚乳酸)經(jīng)3D打印制成的氣路管道202，氣路管道202上設(shè)置三個常閉電磁閥，其中第一電磁閥203連接微型正壓泵206、第二電磁閥204連接微型負(fù)壓泵207、第三電磁閥205有一端與大氣相通。氣路管道202連通有氣壓傳感器208。當(dāng)設(shè)備啟動但沒有進(jìn)行打印時，第三電磁閥205打開，第一電磁閥203與第二電磁閥204均關(guān)閉；當(dāng)不銹鋼制的長吸管201浸入液態(tài)金屬墨水開始吸墨時，第三電磁閥205關(guān)閉，第二電磁閥204打開并啟動微型負(fù)壓泵207，根據(jù)程序?qū)ξ∧康囊?，?dāng)氣壓傳感器208檢測到氣路管道202內(nèi)的負(fù)壓達(dá)到相應(yīng)值時，即關(guān)閉第二電磁閥204；待吸墨后的吸管式噴嘴離開墨水后并抵達(dá)基底材料待打印區(qū)域上方時，打開第一電磁閥203和微型正壓泵206，并根據(jù)噴墨量及線條連續(xù)性的要求，向氣路管道202內(nèi)提供相應(yīng)的正壓脈沖；根據(jù)氣壓傳感器208檢測到氣壓回復(fù)至大氣壓、墨水全部噴出后，再次關(guān)閉第一電磁閥203。重復(fù)以上吸墨-噴墨的過程，即可實現(xiàn)在基底表面的液態(tài)金屬圖形精細(xì)打印。實施例2采用和實施例1同樣的裝置。本實施例中，液態(tài)金屬為Ga15In13SnZn鎵銦錫鋅合金，基底材料為0.5mm厚聚丙烯薄膜。其吸管式噴嘴的長吸管為尼龍材料制成的。其他操作同實施例1。以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上還可做多種修改和變化，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。