噴墨打印與激光燒結(jié)技術(shù)結(jié)合用于快速制備鎢基絕緣膜
北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院邱璐老師團(tuán)隊(duì)提出了一種通過噴墨打印和激光燒結(jié)快速制備鎢納米顆粒（W NPs）絕緣膜的新方法。在使用MicroFab Jetlab 4xl噴墨打印系統(tǒng)打印的7μm厚的鎢納米薄膜上，采用能量密度60J/mm2的激光燒結(jié)技術(shù)制備了電阻＞200 MΩ/cm、粘附力5B的絕緣膜。
介紹
高溫薄膜傳感器（HTTS）由于能夠在惡劣環(huán)境中提供多種物理參數(shù)的高精度測量而引起了廣泛關(guān)注。HTTS通常在高溫合金結(jié)構(gòu)上制備?；搴蛡鞲衅髦g需要加工絕緣膜，防止導(dǎo)電基板影響傳感器精度。目前，絕緣薄膜材料大多為氧化鋁和氧化鋯等絕緣陶瓷。然而，陶瓷材料與金屬基板之間的熱膨脹系數(shù)較大，因此必須使用NiCrAlY等緩沖層來確保粘附，從而導(dǎo)致加工復(fù)雜性。此外，處理絕緣薄膜的方法**于氣相沉積，這需要真空工作環(huán)境和頻繁的原型更改，以適應(yīng)各種形狀和尺寸的襯底。加工復(fù)雜，降低了加工效率和經(jīng)濟(jì)性。此外，由于其脆性和有限的光學(xué)吸光度，陶瓷只能在電阻爐中高溫退火，這大大限制了加工效率和襯底尺寸。
由于現(xiàn)階段絕緣膜的制備復(fù)雜、適用性差、經(jīng)濟(jì)性差，故需要提出一種更方便、更智能的制備方式。MicroFab的inkjet噴墨打印技術(shù)是一種非接觸和無掩膜沉積技術(shù)，并且有著廣泛的液體適應(yīng)性和基板適應(yīng)性，可以減少材料損耗，**成本效益，結(jié)合激光燒結(jié)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)原位、經(jīng)濟(jì)和快速的薄膜制備。
結(jié)論
通過將噴墨打印和激光氧化燒結(jié)技術(shù)相結(jié)合，為制備高性能W NPs絕緣膜提供了新方法，通過60 J/mm2的能量密度將噴墨打印的7μm厚的W NPs絕緣膜進(jìn)行激光燒結(jié)，制備了強(qiáng)粘附 (5B)、高絕緣 (>200 MΩ/cm) 薄膜，在200℃時(shí)保持100MΩ /cm的高絕緣性，常溫大氣環(huán)境下絕緣30小時(shí)。鎢基絕緣薄膜的高附著力、高表面強(qiáng)度、原位噴墨打印和激光燒結(jié)快速制備等獨(dú)特性質(zhì)使其具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1] Xiangyu Chen, Mengsen Zhang, Zhi Tao, Lu Qiu. Fabrication of Tungsten-based Insulation Films by Inkjet Printing and Laser Sintering[C].2022 IEEE International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO) 8-12 August 2022, Tianjin, China
