專利名稱：基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及高分辨率圖案的制備方法，尤其涉及基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率圖案的方法。
背景技術(shù)：
近年來，高分辨率圖案在高性能微半導體、電子器件、生物系統(tǒng)的制備方面得到了廣泛的關(guān)注。噴墨打印技術(shù)由于其可以實現(xiàn)復雜、精密圖案的大面積直接書寫，且因圖案設(shè)計方便、操作成本低廉等優(yōu)勢成為最有前景的圖案化制備方法之一。然而，由于現(xiàn)有普通噴墨打印機噴孔直徑的限制，使用普通噴墨打印機所打印圖案的分辨率只有20 30i!m，極大的限制了噴墨打印技術(shù)在高性能微器件的制備方面的應用。目前關(guān)于提高噴墨打印圖案分辨率的方法主要包括以下三個方面第一，改進噴墨設(shè)備，通過減小噴孔直徑或改進噴射原理提高分辨率。伊利諾斯大學厄巴納分校的Rogers課題組(Nat. Mater.，2007，6，782)發(fā)展了一種電動力學噴墨打印原理，他們通過使用含有荷電的墨水，并且采用300nm孔徑的噴頭獲得了 240nm點徑的分辨率。意大利CNR學院的Ferraro課題組(Nature Nanotechnology, 2010, 5,429)開發(fā)了一種焦電噴射技術(shù)，他們將墨滴放置在焦電材料之下，通過施加紅外線激光或點熱源使墨滴的上方產(chǎn)生電場，由此誘導墨滴噴射出直徑更小的子墨滴，使用該方法可得到直徑為300nm的分辨率。第二，改變基材，借助基材的物理和/或化學限域作用，限制噴墨液滴的鋪展而提高分辨率。劍橋大學的Sirringhau課題組(Nat. Mater. , 2004, 3,171)通過刻蝕的方法在親水基材上獲得窄的疏水圖案，借助物理和化學限域作用誘導墨滴在疏水區(qū)去浸潤，得到與疏水圖案相當窄寬度的缺口。第三，調(diào)整墨水組成。荷蘭艾恩德霍溫科技大學的Schubert課題組(J. Mater.Chem. , 2007,17,677)選擇了一種特殊的穩(wěn)定相分離材料,通過加熱使墨滴瞬間固化，限制了墨滴在基材上的鋪展，提高分辨率，該課題組(Adv.Mater. 2008,20,343)還開發(fā)了一種熱基材打印技術(shù)，通過加速噴墨液滴的固化阻止其進一步鋪展，從而提高分辨率。上述改進噴頭和噴射原理雖然可以較大幅度提高分辨率，但是噴墨設(shè)備或噴射原理復雜，費用昂貴，普適性不強；而基材處理提高分辨率通常需要掩膜和精密的刻蝕，過程繁瑣，成本較高；調(diào)整墨水組成來改進分辨率過程簡單，但可選擇的材料相對較少，且已報道的提高分辨率的幅度尚小。通常情況下，當墨滴被噴射至基材上時，液滴發(fā)生鋪展。由于“咖啡環(huán)”效應，蒸發(fā)過程中墨滴的三相接觸線會固定在基材上，墨滴中所含的粒子或溶質(zhì)會沿著三相接觸線沉積，導致墨滴內(nèi)部的粒子或溶質(zhì)沉積不均勻且墨滴最終沉積的點徑較大，分辨率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用噴墨打印技術(shù)，提供一種基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率 圖案的方法。本發(fā)明的基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率圖案的方法為將無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物均勻分散于合適的分散劑中獲得適用于噴墨打印設(shè)備的具有高度去浸潤性的墨水(可進一步進行機械攪拌或超聲分散)，所述的具有高度去浸潤性的墨水中的固含量為0. 0000001 70wt% ;然后將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于普通噴墨打印設(shè)備的墨盒中，按照常規(guī)的噴墨打印方法，通過噴墨打印設(shè)備將該墨水噴射至具有高度去浸潤性的基材上，使墨滴中的分散劑蒸發(fā)。墨滴中的分散劑在蒸發(fā)過程中墨滴自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在基材上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小，墨滴中的分散劑蒸發(fā)完畢后，最終收縮成一個微小的點，從而實現(xiàn)高分辨率圖案的制備，得到的圖案的分辨率的最小點徑可達2nm。
本發(fā)明的方法得到的噴墨打印圖案的分辨率的最小點徑范圍為2nm 30 ii m。所述的無機納米粒子、金屬納米粒子和有機納米粒子的粒徑都為2 1500nm。所述的無機納米粒子選自親水性二氧化硅納米粒子、疏水性二氧化硅納米粒子、二氧化鈦納米粒子、硒化鎘納米粒子、硫化鉛納米粒子、締化鎘納米粒子、磷化銦納米粒子、四氧化三鐵納米粒子和氧化鋅納米粒子中的一種或幾種。所述的金屬納米粒子選自金納米粒子、銀納米粒子和銅納米粒子中的一種。所述的有機納米粒子選自市售的聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子、聚氨酯納米粒子、硫酸基聚苯乙烯納米粒子、羧酸基聚苯乙烯納米粒子和氨基聚苯乙烯納米粒子中的一種或幾種。所述的聚合物優(yōu)選為聚乙二醇、聚乙烯醇、酚醛聚合物、聚氨酯、聚丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物、聚2-乙烯基吡啶、苯乙烯-2-乙烯基吡啶嵌段共聚物或聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4_亞苯基乙撐)。所述的分散劑優(yōu)選選自乙醇、甲苯、異丙醇、水、乙二醇二甲醚、乙二醇和丙三醇中的一種或幾種。所述的具有高度去浸潤性的基材優(yōu)選為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜、聚四氟乙烯膜、疏水化處理的石英片、疏水化處理的云母片、疏水化處理的玻璃片、疏水化處理的硅片或疏水化處理的鋁片(所述的疏水化處理的技術(shù)方案可參見[Adv. Funct.Mater. ,2011,21,3297])。所述的蒸發(fā)的條件優(yōu)選是在溫度為5 40°C范圍，相對濕度為20% 60%范圍下進行蒸發(fā)。所述的噴墨打印設(shè)備優(yōu)選為壓電式噴墨打印機或工業(yè)點膠系統(tǒng)等，壓電式噴墨打印機或工業(yè)點膠系統(tǒng)中的噴頭的孔徑優(yōu)選為25 u m、50 ii m或150 ii m。本發(fā)明通過調(diào)控墨水的濃度以及選擇具有浸潤性的基材，實現(xiàn)了墨滴的完全去浸潤，得到最小點徑可達2nm的高分辨率圖案。本發(fā)明采用的墨水被噴射至基材上后，在一定的蒸發(fā)條件下，由于墨滴中所含的無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物與基材的相互作用較弱，并且墨滴彎液面施加給無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物較大的作用力，導致墨滴在蒸發(fā)過程中，其三相接觸線不固定，墨滴中所含的無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物隨著三相接觸線向墨滴中心移動，最終在墨滴中心位置沉積成微小的點，實現(xiàn)了高分辨率噴墨打印圖案的制備。本發(fā)明的方法操作簡單，普適性強，成本低廉，對高分辨、高性能的微圖案和微器件的制備具有重要的指導意義。


圖I.本發(fā)明實施例14得到的圖案的分辨率的最小點徑(直徑)為2nm的點陣圖案。
具體實施例方式實施例I在室溫下(25°C )，將粒徑為20nm的疏水性二氧化硅納米粒子分散于水和丙三醇的混合溶液中，水與丙三醇的質(zhì)量分數(shù)比為2 I。疏水性二氧化硅納米粒子在水和丙三醇的混合溶液中的含量為5wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于工業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為150 的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚四氟乙烯膜上，在溫度為20°C，相對濕度為20%的環(huán)境下，使墨滴中的水和丙三醇蒸發(fā)。墨滴中的水和丙三醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚四氟乙烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。疏水性二氧化硅納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和丙三醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多疏水性二氧化硅納米粒子沉積形成的直徑為30 ii m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例2在室溫下(25°C )，將粒徑為30nm的親水性二氧化硅納米粒子分散于水中。親水性二氧化硅納米粒子在水中的含量為5wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于工業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為150i!m的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚四氟乙烯膜上，在溫度為5°C，相對濕度為30%的環(huán)境下，使墨滴中的水蒸發(fā)。墨滴中的水在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚四氟乙烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。親水性二氧化硅納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水蒸發(fā)完畢后，得到由眾多親水性二氧化硅納米粒子沉積形成的直徑為15 y m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例3在室溫下(25°C )，將粒徑為50nm的二氧化鈦納米粒子分散于水和異丙醇的混合溶液中，水與異丙醇的質(zhì)量分數(shù)比為3 I。二氧化鈦納米粒子在水和異丙醇的混合溶液中的含量為0. 0002Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于工業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為25 m的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚四氟乙烯膜上，在溫度為10°C，相對濕度為60%的環(huán)境下，使墨滴中的水和異丙醇蒸發(fā)。墨滴中的水和異丙醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚四氟乙烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。二氧化鈦納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和異丙醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多二氧化鈦納米粒子沉積形成的直徑為3 u m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例4在室溫下(25°C )，將粒徑為200nm的二氧化鈦納米粒子和粒徑為IOOnm的親水性二氧化硅納米粒子分散于水和乙二醇二甲醚的混合溶液中，其中二氧化鈦納米粒子與親水性ニ氧化硅納米粒子的質(zhì)量分數(shù)比為I : 1，水與こニ醇ニ甲醚的質(zhì)量分數(shù)比為3 I。ニ氧化鈦納米粒子和親水性ニ氧化硅納米粒子在水和こニ醇ニ甲醚的混合溶液中的含量為O. 0005Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于エ業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為50μηι的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚四氟こ烯膜上，在溫度為40°C，相対濕度為60%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇ニ甲醚蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇ニ甲醚在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚四氟こ烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。ニ氧化鈦納米粒子和親水性ニ氧化硅納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇ニ甲醚蒸發(fā)完畢后，得到由眾多ニ氧化鈦納米粒子和親水性ニ氧化硅納米粒子沉積形成的直徑為IOym的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例5在室溫下(25°C )，將粒徑為200nm的四氧化三鐵納米粒子分散于水、丙三醇的混合溶液中，水與丙三醇的質(zhì)量分數(shù)比為3 2。四氧化三鐵納米粒子在水和丙三醇的混合溶液中的含量為O. 0005Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于エ業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為50μηι的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚四氟こ烯膜上，在溫度為40°C，相対濕度為60 %的環(huán)境下，使墨滴中的水和丙三醇蒸發(fā)。墨滴中的水和丙三醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚四氟こ烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。四氧化三鐵納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和丙三醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多四氧化三鐵納米粒子沉積形成的直徑為10 μ m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例6在室溫下(25°C )，將粒徑為IOOnm的硫酸基聚苯こ烯納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為4 3。硫酸基聚苯こ烯納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為3wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于エ業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為50 μ m的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚苯こ烯膜上，在溫度為10°C，相対濕度為45%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚苯こ烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。硫酸基聚苯こ烯納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多硫酸基聚苯こ烯納米粒子沉積形成的直徑為7 μ m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例7在室溫下(25°C )，將粒徑為150nm的硫酸基聚苯こ烯納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為4 3。硫酸基聚苯こ烯納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為O. 000002Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于エ業(yè)點膠系統(tǒng)的墨盒中，配備孔徑為25μπι的Picodot噴頭。墨水從噴頭噴射到達聚苯こ烯膜上，在溫度為10°C，相対濕度為45%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在 聚苯こ烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。硫酸基聚苯こ烯納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多硫酸基聚苯こ烯納米粒子沉積形成的直徑為800nm的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例8
在室溫下(25°C )，將粒徑為1500nm的硫酸基聚苯こ烯納米粒子和粒徑為1500nm的羧酸基聚苯こ烯納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中硫酸基聚苯こ烯納米粒子與羧酸基聚苯こ烯納米粒子的質(zhì)量分數(shù)比為I : 1，水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為3 2。硫酸基聚苯こ烯納米粒子和羧酸基聚苯こ烯納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為0.005Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為25 μ m。墨水從噴頭噴射到達聚苯こ烯膜上，在溫度為40°C，相対濕度為60%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚苯こ烯膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。硫酸基聚苯こ烯納米粒子和羧酸基聚苯こ烯納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多硫酸基聚苯こ烯納米粒子和羧酸基聚苯こ烯納米粒子沉積形成的直徑為15 μ m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例9在室溫下(25°C )，將聚こニ醇分散于水和こニ醇的混合溶液中，水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為5 3。聚こニ醇在水和こニ醇的混合溶液中的含量為0.00005wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為25 μ m。墨水從噴頭噴射到達經(jīng)疏水化處理的玻璃片上，在溫度為250C，相対濕度為30%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在經(jīng)疏水化處理的玻璃片上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。聚こニ醇在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多聚こニ醇沉積形成的直徑為2.5μπι的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例10在室溫下(25°C )，將聚こ烯醇和聚こニ醇分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中聚こ烯醇與聚こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為I : 1，水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為5 3。聚乙烯醇和聚こニ醇在水和こニ醇的混合溶液中的含量為O. 0002wt%o超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為25 μ m。墨水從噴頭噴射到達經(jīng)疏水化處理的玻璃片上，在溫度為25°C，相対濕度為30%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在經(jīng)疏水化處理的玻璃片上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。聚こ烯醇和聚こニ醇在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和乙ニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多聚こ烯醇和聚こニ醇沉積形成的直徑為3μπι的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例11在室溫下(25°C )，將聚氨酯分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為5 3。聚氨酯在水和こニ醇的混合溶液中的含量為70wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為150 μ m。墨水從噴頭噴射到達經(jīng)疏水化處理的玻璃片上，在溫度為25°C，相対濕度為40%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在經(jīng)疏水化處理的玻璃片上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。聚氨酯在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多聚氨酯沉積形成的直徑為30 μ m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。
實施例12在室溫下(25°C )，將粒徑為20nm的金納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為4 3。金納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為O. 0001wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的星水裝于商用打印機的星盒中，嗔頭的孔徑為25 μ m。星水從嗔頭嗔射到達經(jīng)疏水化處通的硅片上，在溫度為40°C，相対濕度為60%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在經(jīng)疏水化處理的硅片上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。金納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多金納米粒子沉積形成的直徑為2μπι的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例13在室溫下(25°C )，將粒徑為IOnm的金納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為I : I。金納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為O. 00001Wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為25 μ m。墨水從噴頭噴射到達聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)膜上，在溫度為40°C，相対濕度為40%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)膜上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。金納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由眾多金納米粒子沉積形成的直徑為I μ m的點構(gòu)成的高分辨率圖案。實施例14在室溫下(25°C )，將粒徑為2nm的硒化鎘納米粒子分散于水和こニ醇的混合溶液中，其中水與こニ醇的質(zhì)量分數(shù)比為4 3。硒化鎘納米粒子在水和こニ醇的混合溶液中的含量為O. 0000001wt%。超聲30分鐘，獲得具有高度去浸潤性的墨水。將得到的具有高度去浸潤性的墨水裝于商用打印機的墨盒中，噴頭的孔徑為25 μ m。墨水從噴頭噴射到達經(jīng)疏水化處理的硅片上，在溫度為40°C，相対濕度為60%的環(huán)境下，使墨滴中的水和こニ醇蒸發(fā)。墨滴中的水和こニ醇在蒸發(fā)過程中自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在經(jīng)疏水化處理的硅片上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小。硒化鎘納米粒子在墨滴的體積收縮過程中隨著三相接觸線的移動而向墨滴中心移動。水和こニ醇蒸發(fā)完畢后，得到由單個硒化鎘納米粒子沉積形成的直徑為2nm的點構(gòu)成的高分辨率圖案，如圖I所示。
權(quán)利要求
1.一種基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率圖案的方法，其特征是將無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物分散于分散劑中獲得固含量為O. 0000001 70wt%的墨水，然后將得到的墨水裝于噴墨打印設(shè)備的墨盒中，通過噴墨打印設(shè)備將該墨水噴射至具有去浸潤性的基材上，墨滴中的分散劑在蒸發(fā)過程中墨滴自發(fā)進行去浸潤，實現(xiàn)高分辨率圖案的制備，得到的噴墨打印圖案的分辨率的最小點徑范圍為2nm 30 μ m ; 所述的分散劑選自こ醇、甲苯、異丙醇、水、こニ醇ニ甲醚、こニ醇和丙三醇中的ー種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的無機納米粒子、金屬納米粒子和有機納米粒子的粒徑都為2 1500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征是所述的無機納米粒子選自親水性ニ氧化娃納米粒子、疏水性ニ氧化娃納米粒子、ニ氧化鈦納米粒子、硒化鎘納米粒子、硫化鉛納米粒子、締化鎘納米粒子、磷化銦納米粒子、四氧化三鐵納米粒子和氧化鋅納米粒子中的一種或幾種； 所述的金屬納米粒子選自金納米粒子、銀納米粒子和銅納米粒子中的ー種； 所述的有機納米粒子選自聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子、聚氨酯納米粒子、硫酸基聚苯こ烯納米粒子、羧酸基聚苯こ烯納米粒子和氨基聚苯こ烯納米粒子中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的聚合物為聚こニ醇、聚こ烯醇、酚醛聚合物、聚氨酷、聚丙烯酸、苯こ烯-丙烯酸嵌段共聚物、聚2-こ烯基吡啶、苯こ烯-2-こ烯基批唳嵌段共聚物或聚(2-甲氧基-5-(2-こ基己氧基)-1,4-亞苯基こ撐)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的具有去浸潤性的基材為聚こ烯膜、聚丙烯膜、聚苯こ烯膜、聚氯こ烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯膜、聚ニ甲基硅氧烷膜、聚四氟こ烯膜、疏水化處理的石英片、疏水化處理的云母片、疏水化處理的玻璃片、疏水化處理的硅片或疏水化處理的鋁片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的蒸發(fā)的條件是在溫度為5 40°C范圍，相対濕度為20 % 60 %范圍下進行蒸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的噴墨打印設(shè)備為壓電式噴墨打印機或エ業(yè)點膠系統(tǒng)，壓電式噴墨打印機或エ業(yè)點膠系統(tǒng)中的噴頭的孔徑為25 μ m、50 μ m或150 μ m0
全文摘要
本發(fā)明屬于噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于墨滴自發(fā)去浸潤制備高分辨率圖案的方法。本發(fā)明將無機納米粒子、金屬納米粒子、有機納米粒子或聚合物分散于分散劑中獲得固含量為0.0000001～70wt％的適用于噴墨打印設(shè)備的具有去浸潤性的墨水；然后將得到的具有去浸潤性的墨水裝于噴墨打印設(shè)備的墨盒中，通過噴墨打印設(shè)備將該墨水噴射至具有去浸潤性的基材上，使墨滴中的分散劑蒸發(fā)。墨滴中的分散劑在蒸發(fā)過程中墨滴自發(fā)進行去浸潤，導致墨滴在基材上的體積發(fā)生收縮，沉積面積減小，墨滴中的分散劑蒸發(fā)完畢后，最終收縮成一個微小的點，從而實現(xiàn)高分辨率圖案的制備，得到的噴墨打印圖案的分辨率的最小點徑范圍為2nm～30μm。
文檔編號C09D11/10GK102627028SQ20121008834
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者宋延林, 王京霞, 鄺旻翾 申請人:中國科學院化學研究所