基于压电驱动的高温大粘度微液滴按需精准喷射关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905134
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the advancement of national major strategy "Made in China 2025", 3D printing technology, as one of the core research areas of intelligent manufacturing, is developing vigorously and rapidly. However, However, due to the limitation of principle and technology, the existing 3D printing technology has the technical bottleneck of high cost and low efficiency in printing engineering parts. In order to meet the urgent requirement of economical, efficient and precise 3D printing technology, the key technology of injecting micro-droplet with high temperature and high viscosity precisely on demand based on piezoelectric micro-jet will be studied in this project. The research contents mainly include: establishing piezoelectric precise actuating system to realize ejecting high temperature and high viscosity micro-droplet by piezoelectric actuator; establishing the method of eliminating satellite droplets and controlling the outlet motion characteristics of droplet based on controlling the excitation signal parameters to realize ejecting hot melt micro-droplet on demand; establishing the method of controlling the trajectory of droplet precisely by using deflection electric field to realize ejecting the hot-melt micro-droplet at the designated position on the target surface; establishing the method of controlling the forming size of the hot-melt micro-droplet during the condensation phase change process on the target surface to achieve controlling the forming size of the droplet precisely. The related research work of this project will provide a systematic solution for the application of piezoelectric micro-jet technology in the field of 3D printing and break through the technical bottleneck of printing engineering parts, which possesses important scientific significance and practical value.
随着“中国制造2025”国家重大战略的推进,3D打印技术作为核心方向之一正在蓬勃发展。然而,由于原理、工艺的限制,现有3D打印技术存在工程零部件打印成本高、效率低的技术瓶颈。针对经济、高效、精密的新型3D打印技术的迫切需求,本项目将开展基于压电驱动的高温大粘度微液滴按需精准喷射关键技术研究。主要研究内容包括:构建压电精密致动系统,实现高温大粘度微液滴的压电驱动喷射;建立基于复合激励信号参数调控消除卫星液滴和控制液滴出口运动特性的方法,实现热熔微液滴出口特性按需精确喷射;建立利用偏转电场对液滴运动轨迹进行精准控制的方法,实现热熔微液滴在目标面指定位置的精准喷射;建立对热熔微液滴在目标面上冷凝成型尺寸的控制方法,实现热熔微液滴成型尺寸的精确控制。本项目的相关研究工作将突破工程零部件3D打印的技术瓶颈,为压电微喷技术应用于3D打印领域提供系统的解决方案,具有重要的科学意义和实用价值。

结项摘要

高精度的金属增材制造是当前各国都在大力发展的重点研究方向之一,针对当前激光增材、沉积增材等增材制造的不足,本项目提出基于压电驱动的高温大粘度微液滴按需精准喷射关键技术研究。主要研究内容包括:构建压电精密致动系统,实现高温大粘度微液滴的压电驱动喷射;建立基于复合激励信号参数调控消除卫星液滴和控制液滴出口运动特性的方法,实现热熔微液滴出口特性按需精确喷射;建立对热熔微液滴在目标面上冷凝成型尺寸的控制方法,实现热熔微液滴成型尺寸的精确控制。本项目针对上述研究内容有计划的开展研究。解决了大粘度流体压电驱动困难和压电驱动器高温失效问题,构建了可喷射高温大粘度微液滴的压电精密驱动系统,建立了可实现高温大粘度微液滴按需、可控、定位及定尺寸喷射打印的控制方法。实现了在设计的喷嘴直径为200 m的压电微射流上施加振幅仅为16 V的电压脉冲,可在120℃的温度基板下打印出直径为340μm的微锡点,特别是当信号的停留时间较短(≤0.05 ms)时,液滴的平均直径仅为喷嘴直径的1.25倍,通过改变基板温度可调节微液滴的最终形状。发表相关学术论文11篇(全部为SCI期刊论文);获得黑龙江省科技进步一等奖1项(3/11);获得国家授权发明专利6项;培养已毕业硕士研究生3人,在读硕士研究生3人、在读博士研究生3人。本项目的相关研究工作实现了压电高精度驱动与金属增材制造的有机结合,为金属增材制造和零部件原位修复提供了重要的技术研究基础。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Research on the spreading characteristics of biodegradable ethyl cyanoacrylate droplet of a piezoelectric inkjet
压电喷墨可生物降解氰基丙烯酸乙酯液滴铺展特性研究
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2019.111810
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li, Kai;Chen, Weishan;Liu, Yingxiang
  • 通讯作者:
    Liu, Yingxiang
A review of recent studies on piezoelectric pumps and their applications
压电泵及其应用的最新研究综述
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2020.107393
  • 发表时间:
    2021-04-01
  • 期刊:
    MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Li, Hengyu;Liu, Junkao;Liu, Yingxiang
  • 通讯作者:
    Liu, Yingxiang
On-demand direct printing of tin microdots by a piezoelectric microjet: design, simulation, and experimental evaluation
通过压电微喷射按需直接打印锡微粒:设计、模拟和实验评估
  • DOI:
    10.1088/1361-665x/ac58d4
  • 发表时间:
    2022-04-01
  • 期刊:
    SMART MATERIALS AND STRUCTURES
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Li, Kai;Wang, Runju;Liu, Yingxiang
  • 通讯作者:
    Liu, Yingxiang
A resonant piezoelectric proportional valve for high-flowrate regulation operated by a bending sandwich actuator
一种由弯曲夹层致动器操作的用于高流量调节的谐振压电比例阀
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2021.112971
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Sensors and Actuators A-physical
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li Hengyu;Yingxiang Liu;Kai Li;Jie Deng;Yuming Feng;Junkao Liu
  • 通讯作者:
    Junkao Liu
A 5 cm-Scale Piezoelectric Jetting Agile Underwater Robot
5厘米尺寸压电喷射敏捷水下机器人
  • DOI:
    10.1002/aisy.202200262
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Advanced Intelligent Systems
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Kai Li;Xianxin Zhou;Yingxiang Liu;Jianhua Sun;Xinqi Tian;Haoyuan Zheng;Lu Zhang;Jie Deng;Junkao Liu;Weishan Chen;Jie Zhao
  • 通讯作者:
    Jie Zhao

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其他文献

FDI知识溢出效应对中国能源强度的区域性影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    世界经济研究
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  • 作者:
    齐绍洲;方扬;李锴
  • 通讯作者:
    李锴
原头蚴体外形成棘球蚴的优化培养体系研究
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    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    第三军医大学学报
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  • 作者:
    吴宏烨;李锴;王芬;刘许诺;范俊杰;叶彬
  • 通讯作者:
    叶彬
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    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    范俊杰;吴宏烨;李锴;叶彬
  • 通讯作者:
    叶彬
Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体异质结二维电子气研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马嵩松;舒天宇;朱家旗;李锴;吴惠桢
  • 通讯作者:
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    10.16061/j.1000-5404-202006204
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    第三军医大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭青青;吴宏烨;高剑;李锴;范俊杰;李想;廖鹏;曹纹侨;叶彬
  • 通讯作者:
    叶彬

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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