河北
东京都立大学研究喷墨打印的研究人员将超细气泡引入墨滴中，并发现不用添加剂就能调控墨滴的干燥方式。他们发现，通过调整气泡数量，可以大幅改变液滴干燥后留下的含有颗粒的薄膜的形状。这对微型器件的打印很有帮助，因为在这些应用中，墨水添加剂可能从溶液中析出并影响墨水沉积层的性能。这项研究将发表在2026年10月期的《精密工程》上。
喷墨打印是现代社会的核心技术之一，不仅用于印刷媒体，还应用于微电子和MEMS（微机电系统）等前沿领域，这些领域需要以微尺度精度，将涂层和薄膜层沉积成复杂的图案和电路。这一技术还涉及控制单个墨滴的干燥过程，从而留下墨水中悬浮的亚微米颗粒所形成的图案。如果不加干预，颗粒往往会形成复杂的图案，有时甚至是不理想的图案。一个典型的例子就是著名的“咖啡环”效应，这种效应常见于干燥的咖啡液滴中，固体沉积物大多留在液滴边缘。为了获得更均匀的涂层，墨水通常与能改变表面张力的化学物质混合，但这些化合物也会留在薄膜中，从而影响沉积颗粒的行为方式。
为了解决这个问题，东京都立大学金子新教授带领的研究团队想出了一个全新的办法。他们没有用表面活性剂，也没有用经过化学改性的颗粒，而是靠分散在液体里的纳米级超细气泡来改变液滴的特性。为了证明这个原理，他们把二氧化硅纳米颗粒分散在水里，然后让悬浮液通过超细气泡发生器。这些带气泡的悬浮液通过喷墨喷嘴，以1纳升的液滴落在硅基板上，然后让它自然干燥。
研究团队发现，不含气泡的悬浮液表现出强烈的咖啡环效应，而带有气泡的液滴则表现出渐变的过程。加入一些气泡能形成更均匀的涂层，而气泡加得越多，颗粒就越会在液滴中心聚集。虽然气泡并不会改变纳米颗粒本身的性质（比如电荷），但它们改变了悬浮液的表面张力，也改变了它润湿表面的方式。
关键在于，有了气泡之后，液滴干燥后不会留下沉积物。当需要保留纳米颗粒的原始特性时，这一点就很重要了。比如石墨烯或二氧化钼颗粒可以用作气体传感器，因为当气体被吸收时，它们的电导率会发生变化。但问题是，它们的灵敏度跟它们形成的沉积物形状有很大关系。电路里的导电纳米颗粒也是一样，纳米颗粒表面尽量保持原样是非常关键的。这样一来，该团队的新技术就朝着实现喷墨打印的前沿微型器件迈出了重要一步。
更多详情：Kazuki Shimizu（清水一辉）等，利用添加了超细气泡的 SiO2 纳米颗粒悬浮液进行喷墨打印，以实现薄膜形貌控制，《精密工程》（2026年）。DOI: 10.1016/j.precisioneng.2026.05.014
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