应用案例

【概述】

西安交通大学研究团队使用ATA-7015高压放大器，搭建静电打印实验系统。

实验名称：脉冲电压驱动的亚微米级精度静电打印

实验内容：采用经信号放大器放大的脉冲电压驱动打印微纳电路。

研究方向：微纳尺度金属结构3D打印

测试设备：ATA-7015高压放大器、信号发生器、3D打印机、扫描电镜等。

实验过程：

图1：实验装置系统图

图2：打印过程与打印喷头

本次实验中，搭建了基于高压放大器的微纳静电打印系统，用于成型亚微米尺度高导电性三维金属结构，具体实验流程如下：

首先，将信号发生器输出端接入高压放大器（ATA-7015）输入端，高压放大器输出端正极连接至3D打印机（陕西百普生）的微米级打印喷头，输出端负极则连接至打印机接收基板并接地。

随后，由信号发生器产生脉冲方波信号，经高压放大器放大后施加于打印喷头，驱动喷头内金纳米颗粒墨水喷出，形成亚微米级液滴并精确沉积于接收基板表面。液滴沉积后，通过溶剂自然挥发，在基板上形成亚微米级金属结构。

最后，利用打印机内置激光器对打印结构进行原位激光后处理，显著提升其导电性与力学性能。

实验结果：

图3：打印结构电镜图

图4：激光对打印结构电学与力学性能的影响

1）采用扫描电镜观察打印结果，发现随着打印时间的从3s增加到21s，亚微米尺度三维打印结构的高度增加。当喷头与基板之间的接收距离固定为15μm时，打印柱高度从1.37±0.28μm增加到9.81±2.24μm,进一步当打印喷头以约400nm/s的速度实时抬升时，柱子高度从2.42±0.04μm增加到19.8±2.15μm，高宽比相对于固定接收距离显著增大。此外，我们观察到自适应喷嘴-基板距离（实时抬升打印喷头）所实现的柱宽（592±29nm）小于恒定喷嘴-基板距离（892±46nm），凸显了自适应喷嘴-基板距离技术在提升亚微尺度柱子制造、更高纵横比和效率方面的潜力。

2）通过控制横向移动速度，可控制所打印的亚微米尺度三维结构的结构形状。随着接收基板移动速度由100nm/s增加到600nm/s,亚微米尺度三维柱子的倾斜角从18.1±1.6°增加到73.14±3.4°，与理论预测一致。

3)进一步地，通过原位激光后处理可增强亚微米尺度三维打印结构的电学与力学性能。随着激光后处理功率由4mW增加到16mW,打印结构的电阻率降低，最低可达2.54±0.38×10-7Ωm，仅为块状金导电性的10.4倍，同时，其力学性能提升，当激光功率提升至16mW时，屈服应力和杨氏模量分别提升至109.59±18.64MPa和15.23±4.35GPa，接近高温后处理时的屈服应力和杨氏模量（分别为121.45±23.20MPa和16.29±2.69GPa）。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、超高电压输出能力——支撑高精度打印

二、宽频带与高压摆率——保障液滴喷射的瞬时响应与位置精度

三、低失真与高输出稳定性——保障原位激光后处理前后打印结构的一致性

【推荐产品】：ATA-7015高压放大器

图：ATA-7015高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

原文链接：https://www.aigtek.com/news/4820.html