現(xiàn)階段，在眾多透明電極材料中，金屬網(wǎng)格型透明電極因其突出的綜合性能被廣泛應(yīng)用于觸控屏，透明電磁屏蔽，太陽能電池，以及透明電加熱等領(lǐng)域，但針對透明電加熱玻璃，目前具有較高加熱性能，較好耐候性及較高力學(xué)性能的厚膜漿料型金屬網(wǎng)格難以廣泛應(yīng)用于高透光率光學(xué)窗口。歸其原因?yàn)楦叻直媛屎衲{料型金屬網(wǎng)格的低成本，大面積綠色制造存在挑戰(zhàn)。

近日，青島理工大學(xué)蘭紅波、朱曉陽團(tuán)隊(duì)與中國海洋大學(xué)徐曉峰團(tuán)隊(duì)合作，利用犧牲液膜襯底電場驅(qū)動3D打印策略，在玻璃基底上完成了厚膜銀漿的高分辨率打印，實(shí)現(xiàn)了高綜合性能銀網(wǎng)格的高效、低成本綠色制造。通過引入液膜襯底，形成了有趣的的“雙錐形”電場驅(qū)動噴射現(xiàn)象，研究結(jié)果表明，“雙錐形”現(xiàn)象不僅提升了電場驅(qū)動噴射泰勒錐的穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了厚膜銀漿直接嵌入液膜基底。

在液膜基底對厚膜銀漿的“限制性”鋪展作用以及電場驅(qū)動噴射泰勒錐“縮頸”效應(yīng)的雙重作用下，厚膜銀漿型金屬網(wǎng)格的分辨率得到了有效提升，有效解決了厚膜銀漿細(xì)度大極易引發(fā)噴射微噴頭堵塞等問題。同時，采用該方法制造的透明玻璃加熱器經(jīng)過嚴(yán)苛的機(jī)械穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性測試，仍然保持著較好的綜合性能。此外，基于制造的透明電加熱玻璃，設(shè)計(jì)開發(fā)了集成電熱及光熱的界面熱蒸發(fā)器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明集成透明電加熱玻璃的界面熱蒸發(fā)器，在2V的直流電壓下，蒸發(fā)速率可達(dá)到10.69 kg m?2 h?1。

綜上，該文解決了厚膜漿料難以高分辨率3D打印的問題，配合多噴頭打印系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)厚膜漿料型高性能透明電加熱玻璃的批量化制造，將會廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、艦船及重要軍事設(shè)備等對透光要求較高的擋風(fēng)玻璃上。

相關(guān)研究成果以“3D Printed High Performance Silver Mesh for Transparent Glass Heaters through Liquid Sacrificial Substrate Electric-Field-Driven Jet”為題發(fā)表在Small期刊上。青島理工大學(xué)蘭紅波、朱曉陽教授和中國海洋大學(xué)徐曉峰教授為論文共同通訊作者。

圖1 基于液膜犧牲襯底的電場驅(qū)動噴射3D打印制造高性能透明電加熱玻璃工藝流程

圖2 電加熱玻璃的光電綜合性能測試

圖3 除冰化冰應(yīng)用測試

圖4 集成電熱及光熱的界面熱蒸發(fā)器