基于电场-流体复合约束的同轴聚焦电射流纳米打印研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51475081
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This project will focus on the work of high resolution, low cost and flexible electrohydrodynamic jet (E-Jet) printing for functional nanostructural fabrication. This work will aim to solve the limitation of jet dimension and jet environmental disturbance occurred in the present single cone-jet printing mode.In this project, a novel coaxial focused E-Jet printing method is proposed based on electric field-fluid compound restriction for the printing of nanostructure of functional materials. This work will deeply investigate the effect of the electric tangential force and fluidic viscous tangential force acting on the double jets interface on the compound restriction focus mechanism of nano-jet. Then stable nano-sized jet will be formed in this project. This project will also examine the effect of structural parameters of coaxial needles on the jet operation behavior and produce the coaxial focused E-Jet needles which are suitable for the formation of the stable nano-jet. This project will examine the effect of jet dimensions and jet travelling track on the printed structure and establish the mapping relation between the jetting parameters and printed structural shape and dimensioin. This project will also study the online measuring and feedback control technique of current and jetting parameters then realize the fine control of the E-Jet printing process. Finally, through the printing of typical functional nanostructures and nanodevices, this project will realize the application verification of coaxial focused E-Jet printing theory and technique. It is confirmed that no same research reports were published at home and abroad by far. The research results will has significant theoretical reference and practical application value in the field of nanofabrication.
本项目以纳米功能结构的高分辨率、低成本、柔性电射流打印制造为对象,以突破现有单锥-射流打印模式的射流尺度和射流环境干扰限制为目标,提出基于电场-流体复合约束的同轴聚焦电射流打印新方法,实现功能材料纳米结构的打印制造。深入研究双层射流界面电场切向力和流体粘滞切向力对纳米射流的复合约束聚焦机制,获得纳米尺度的稳定射流;探明同轴微喷针的结构参数对射流运行行为的影响规律,制作出适用于形成纳米稳定射流的同轴聚焦微喷针;研究射流尺寸及射流运行轨迹对打印结构的影响,构建射流参数与打印结构形状和尺寸的映射关系,进一步引入射流电流与射流参数的在线测量与反馈控制技术,实现对电射流纳米打印过程的精细控制;最后通过对典型纳米功能结构与器件的打印制造,实现对同轴聚焦电射流纳米打印原理和技术的应用验证。目前国内外尚未见有同类研究的报道,研究成果将在纳米制造领域具有重要理论参考及实际应用价值。

结项摘要

在国家自然科学基金项目资助下,针对纳米功能结构的高分辨率、柔性电射流打印制造开展研究。深入研究了同轴聚焦电射流打印机理、工艺和装备,发展出了基于电场-流场复合约束的纳米打印新方法,实现了PZT、ZnO等材料的纳米点阵列、纳米线阵列、纳米简直梁、纳米悬臂梁等纳米结构的打印制造,为纳米器件制造提供了一种高效、高质的工艺途径;研发出同轴聚焦电射流纳米分辨率打印设备,打印最小线宽为40nm,打印纳米结构速度达300mm/s,打印缩颈比达到3200:1,为纳米器件制造提供了创新装备;建立了同轴聚焦电射流仿真模型,实现了同轴聚集电射流打印过程的电场-流场耦合,探明同轴聚焦电射流的电场-流体复合约束作用机理,为同轴聚焦电射流纳米打印提供理论支撑;发展出了基于电流测量的电射流打印过程测量、控制与精调技术,设计研制出电射流打印的电流测量装置,建立了射流参数与打印结构形状和尺寸的映射关系,为纳米打印提供了有效测控方法;打印制造压电纳米梁结构展现出高压电常数、高柔性等优质电学、力学特性,具有灵敏电压输出,为高性能纳米器件提供基础结构和工艺方法。共发表论文25篇,其中SCI国际期刊论文13篇,包括Nanoscale封面1篇、Macromolecular Materials and Engineering封面1篇,影响因子7.0以上2篇,3.0以上6篇,授权国家发明专利14项,在国际学术会议上做特邀报告6次。项目研究成果将对纳米器件、纳米制造的相关技术和理论的发展具有重要推动作用。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(20)
微型直接甲醇燃料电池的三维数值模拟研究
  • DOI:
    10.13873/j.1000-9787(2017)02-0014-04
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁军生;李守祚;罗颖;王大志
  • 通讯作者:
    王大志
Fabrication of Crack-free Barium Titanate Thin Film with High Dielectric Constant Using Sub-Micrometric Scale Layer-by-Layer E-Jet Deposition
采用亚微米级逐层电子喷射沉积法制备无裂纹高介电常数钛酸钡薄膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Junsheng Liang;Pengfei Li;Dazhi Wang;Xu Fang;Jiahong Ding;Junxiong Wu;Chang Tang
  • 通讯作者:
    Chang Tang
Electrohydrodynamic atomization deposition and mechanical polishing of PZT thick films
PZT厚膜的电流体雾化沉积及机械抛光
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2016.04.160
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang D.;Li X.;Shi P.;Zhao X.;Liang J.;Ren T.;Dong W.;Yang R.;Wang Y.;Dorey R. A.
  • 通讯作者:
    Dorey R. A.
Formation of membrane electrode assembly for high temperature methanol fuel cells
高温甲醇燃料电池膜电极组件的形成
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/kem.645-646.1175
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Key Engineering Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Dazhi;Zhu Xiaohu;Zha Wen;Ren Tongqun;Li Mingqiang;Liang Junsheng;Liu Chong
  • 通讯作者:
    Liu Chong
无裂纹SiO2薄膜的纳尺度电射流叠层沉积工艺
  • DOI:
    10.14106/j.cnki.1001-2028.2018.07.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电子元件与材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁军生;郑胜;王金鹏;王大志;任同群
  • 通讯作者:
    任同群

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其他文献

无裂纹SiO_2薄膜的纳尺度电射流叠层沉积工艺
  • DOI:
    10.14106/j.cnki.1001-2028.2018.07.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电子元件与材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁军生;郑胜;王金鹏;王大志;任同群
  • 通讯作者:
    任同群
氢氧化镍纳米晶的水热合成和结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    过程工程学报 6(2006)128-131.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文帝;刘金华;王大志;陈
  • 通讯作者:
退火工艺对薄膜型铂电阻热阻特性的影响探究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机电工程技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王金鹏;周晨飞;梁军生;王大志;任同群
  • 通讯作者:
    任同群
基于复变自适应神经网络的电网相位估计方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    东北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李云路;王大志;宁一;回楠木
  • 通讯作者:
    回楠木
基于提升小波和递推LSSVM的实时故障诊断方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨青;田枫;王大志;吴东升;王安娜
  • 通讯作者:
    王安娜

其他文献

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王大志的其他基金

基于正交力场诱导流变的空间纳米线形结构电喷打印研究
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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