Small:液体上的微纳3D打印制造透明电加热玻璃金属网格

金属网格透明电极凭借着优异的综合性能被广泛应用于透明电加热等领域,但针对当前透明电加热玻璃,具有高光电性能、力学性能和较好耐候性的厚膜浆料型高分辨率金属网格的低成本、大面积绿色制造存在挑战。

基于此,青岛理工大学兰红波朱晓阳团队与中国海洋大学徐晓峰团队合作,在液体衬底上实现了厚膜银浆高分辨率电场驱动3D打印,厚膜浆料烧结后处理的同时液体衬底得到了有效去除,即为牺牲液膜衬底。最后,厚膜浆料可在玻璃基底形成具有较高综合性能的高分辨率金属网格,为高性能金属网格透明电加热玻璃的低成本、高效绿色制造提供了一种解决方案。青岛理工大学李红珂博士与李政豪硕士为论文共同第一作者,青岛理工大学朱晓阳、兰红波教授和中国海洋大学徐晓峰教授为论文共同通讯作者。

液膜衬底的引入形成了有趣的“双锥形”电场驱动喷射打印现象,这一实验现象不仅有利于提升电场驱动喷射泰勒锥的稳定性,还实现了厚膜银浆在液膜衬底的直接嵌入,利用电场驱动泰勒锥的“缩颈”作用和液膜衬底对厚膜银浆的“限制性”铺展作用,实现了厚膜银浆的高分辨直接打印,且有效解决了厚膜银浆的喷头堵塞问题。采用提出的制造方法实现了透光率为88.97%(包含玻璃),雾度小于1%,方阻为0.195 Ω/sq的金属网格透明电加热玻璃制造(如图1),经过严苛的机械稳定和环境适应性测试,所制造的透明玻璃加热器仍然表现出较好的光电性能(如图2)、加热除冰性能以及较好的耐久性(如图3),此外,设计开发了集成电热及光热的界面热蒸发器(如图4)。实验结果表明集成透明电加热玻璃的界面热蒸发器,在2V的直流电压下,蒸发速率可达到10.69 kg m−2 h−1。值得注意的是,液膜基材电场驱动喷射的研究拓宽了电流体动力喷射技术的基材类型,进一步拓展了电流体动力喷射打印技术的研究领域。

图1 基于液膜牺牲衬底的电场驱动喷射3D打印制造高性能透明电加热玻璃工艺流程

图2 电加热玻璃的光电综合性能测试

图3 除冰化冰应用测试

图4 集成电热及光热的界面热蒸发器

论文信息:

3D Printed High Performance Silver Mesh for Transparent Glass Heaters through Liquid Sacrificial Substrate Electric-Field-Driven Jet

Hongke Li, Zhenghao Li, Na Li, Xiaoyang Zhu*, Yuan-Fang Zhang, Luanfa Sun, Rui Wang, Jinbao Zhang, Zhongming Yang, Hao Yi, Xiaofeng Xu*, Hongbo Lan*

Small

DOI: 10.1002/smll.202107811

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202107811