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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:邱士哲
研究生(外文):Chiu Shih Che
論文名稱:壓電式微噴頭及其微液滴撞擊基板之研究
論文名稱(外文):Study of Piezoelectric Droplet Generator and Micro-Droplet Impacting on Surfaces
指導教授:鄭江河鄭江河引用關係
指導教授(外文):Cheng Chiang Ho
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
中文關鍵詞:壓電致動器微米液滴產生器
外文關鍵詞:PiezoelectricActuatorMicro-Droplet Generator
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本文是在研究壓電微噴頭的特性及其實際運用的情形,首先分析、設計壓電微噴頭,經實際操作及ANSYS有限元軟體分析,製做出最佳化之壓電微噴頭,並藉由CCD來觀測實際操作時液滴的粒徑,探討液滴粒徑變化的原因,經有限元素分析和實驗量測比對,可得知壓電致動器在不同模態下的特性,並且使用不同黏度液體噴射觀測其變化,最後再以高速CCD觀測液滴碰撞到親、疏水性基材上的變化情形。
In this paper, we present the property of Piezoelectric Droplet Generator and testing. The first aims at the design of Piezoelectric Droplet Generator. By the finite element software, ANSYS, analysis and reality testing to fabrication a vintage Piezoelectric Droplet Generator. We observe the micro droplet size by CCD camera. To investigate the reason of micro droplet size changes. The results will be verified by experiments and finite element ANSYS modal analysis. We could understand different resonant modes property of the PZT actuator. And choose different viscosity of liquid to observe. Then, we observe the results of micro droplet impacting on hydrophobic and hydrophilic using a high-speed CCD camera.
目錄

封面內頁

簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xv

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究背景與動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.3.1 噴墨列印技術 2
1.3.2 國外目前研究情形 6
1.3.3 國內目前研究情形 10
第二章 壓電式微奈米液滴產生器設計與製作 15
2.1 壓電式微奈米液滴產生器設計 15
2.1.1 最佳化設計 15
2.2 圓環型壓電致動器製作 19
2.3 噴嘴振動片製作 21
2.3.1 光罩設計 22
2.3.2 黃光製程 23
2.3.3 電鑄製程 25
2.4 壓電式微奈米液滴產生器組裝製作 28
第三章 實驗設備與方法 30
3.1 液滴觀測系統 30
3.1.1 CCD 30
3.1.2 放大鏡組 31
3.1.3 LED閃頻裝置 31
3.2 液滴撞擊系統 32
3.2.1 高速CCD 33
3.2.2 輔助光源 34
3.3 影像操作及處理系統 35
3.4 實驗方法與步驟 38
3.4.1 液體選用及測量 38
3.4.2 微奈米液滴產生方式 40
3.4.3 基材 43
3.4.4 液滴觀測實驗 44
3.4.5 液滴撞擊實驗 46
第四章 實驗結果與討論 48
4.1 液滴觀測 48
4.1.1 空中液滴觀測 48
4.1.2 載液觀測 52
4.1.3 液滴觀測實驗討論 53
4.2液滴觀測之不同黏度液體比較 63
4.2.1 液滴撞擊討論 64
4.3 液滴撞擊 65
4.3.1 液滴撞擊討論 66
第五章 結論與未來展望 69
5.1 結論 69
參考文獻 70













圖目錄

圖1.1 噴墨頭形式分類圖 3
圖1.2 彎曲型噴墨頭示意圖 4
圖1.3 推擠型噴墨頭示意圖 5
圖1.4 剪切型噴墨頭示意圖 5
圖1.5 收縮管型噴墨頭示意圖 6
圖1.6 Gökhan Perçin etc.壓電致動器(a)示意圖(b)實體圖 7
圖1.7 水滴撞擊親、疏水性基材後攤開與彈回圖 8
圖1.8 水撞擊至基板的變化圖 9
圖1.9 冷卻劑撞擊至基板的變化圖 9
圖1.10 不同速度液滴撞擊液面圖 10
圖1.11 液滴碰撞玻璃表面變化圖 11
圖1.12 液滴碰撞鋁板表面變化圖 11
圖1.13 不同油料液滴形成過程圖 12
圖1.14 複合液滴撞擊後水反彈現象圖 13
圖1.15 液滴撞擊基材液膜邊緣的飛濺圖 14
圖1.16 液滴撞擊於基材液膜中心的飛濺圖 14
圖2.1 壓電式微奈米液滴產生器組裝示意圖 15
圖2.2 PZT和鎳厚度最佳化分析圖 16
圖2.3 艙體大小與位移量分析圖 17
圖2.4 不同艙體大小分析圖(a)7mm (b)8mm (c)9mm (d)10mm 18
圖2.5 不同艙體強度剖面比較圖 18
圖2.6 壓電塊材製做流程圖 19
圖2.7 壓電塊材燒結完成圖 19
圖2.8 d33 meter量測設備圖 20
圖2.9 精密拋光平面機 20
圖2.10 壓電塊材(a)網印電極(b)網印電極燒附圖 20
圖2.11 壓電材料極化設備圖 20
圖2.12 雷射切割後不同尺寸之環狀壓電片圖 21
圖2.13 壓電式微奈米液滴產生器製作流程 22
圖2.14 單孔式噴嘴片之光罩示意圖 23
圖2.15 噴嘴片之黃光製造流程圖 24
圖2.16 AZ 6112塗佈轉速與光阻厚度關係 24
圖2.17 電鑄液配置順序圖 26
圖2.18 電鑄設備圖 26
圖2.19 噴嘴片之電鑄製造流程圖 26
圖2.20 噴嘴片結構圖 27
圖2.21 40μm噴嘴片SEM圖(a)正面(b)背面 27
圖2.22 高精密度數位千分表 27
圖2.23 網版印刷結構膠示意圖 28
圖2.24 組裝平台與影像系統圖 29
圖2.25 壓電式微奈米液滴產生器實體圖 29
圖3.1 JAI CV-M50黑白CCD圖(a)正面(b)背面 31
圖3.2 OPTEM-ZOOM125c鏡頭組 31
圖3.3 自製LED蛇管燈 32
圖3.4 PCO.1200hs.高速CCD 33
圖3.5 日本P.I.公司PCS-MH50白光雙管光纖管光源
35
圖3.6 UPMOST USB擷取器 36
圖3.7 AMCAP影像擷取軟體介面圖 37
圖3.8 PCO.1200hs.高速CCD影像擷取主機(a)正面(b)背面 37
圖3.9 影像軟體操作介面圖 38
圖3.10 奧士瓦黏度計 39
圖3.11 阻抗分析儀 41
圖3.12 抗分析儀掃瞄出的主要共振頻率圖 42
圖3.13 Polytec 3D都卜勒雷射干涉儀(MSV300) 42
圖3.14 Polytec都卜勒雷射干涉儀實驗流程圖 43
圖3.15 都卜勒雷射干涉儀掃瞄出的主要共振頻率圖 43
圖3.16 都卜勒雷射干涉儀掃瞄出的主要共振模態圖 43
圖3.17 液滴觀測實驗流程圖 45
圖3.18 波形產生軟體Waveform Editor介面 45
圖3.19 二台任意波形有無同步差別圖(a)同步(b)非同步 46
圖3.20 液滴撞擊實驗流程圖 47
圖4.1 40μm噴嘴片共振頻率圖(a)阻抗分析儀 (b)卜勒雷射干涉
儀 49
圖4.2 40μm的噴嘴片主要共振頻率模態圖 49
圖4.3 40μm噴嘴片不同頻率下噴射的液滴(a)19.56KHz(b)41.01
KHz(c)108.03KHz 50
圖4.4 30μm噴嘴片共振頻率圖 (a)阻抗分析儀 (b)卜勒雷射干
涉儀 51
圖4.5 40μm噴嘴片主要共振頻率模態圖 51
圖4.6 30μm噴嘴片不同頻率下噴射的液滴大(a) 12.7KHz (b)
34.2 KHz (c)133.1KHz 52
圖4.7 40μm的噴嘴片載液觀(a)19.56KHz(b)41.01KHz(c)108.03
KHz 53
圖4.8 30μm的噴嘴片載液觀測(a)12.7KHz(b)34.2KHz(c)133.1
KHz 53
圖4.9 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器無水模態(a)
22.5KHz (b)44.5 KHz (c)202.3 KHz 54
圖4.10 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器無水模態剖圖
(a)22.5KHz(b)44.5KHz(c)202.3KHz 54
圖4.11 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器無水模態剖面
比較圖 55
圖4.12 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器有水模態圖(a)
15.6KHz (b) 29.6KHz (c) 146.1 KHz 56
圖4.13 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器有水模態剖面
圖(a) 15.6KHz (b) 29.6KHz (c) 146.1 KHz 56
圖4.14 有限元素ANSYS分析微奈米壓電致動器有水模態剖面
比較圖 57
圖4.15 都卜勒雷射干涉儀與ANSYS分析無水微奈米壓電致動器切剖面比較圖 58
圖4.16 都卜勒雷射干涉儀與ANSYS分析有水微奈米壓電致動
器切剖面比較圖 60
圖4.17 都卜勒雷射干涉儀量測一倍噴墨處(a)無水(b)有水 61
圖4.18 都卜勒雷射干涉儀五倍鏡頭掃瞄無水微奈米壓電致動器
切剖面比較圖 62
圖4.19 都卜勒雷射干涉儀五倍鏡頭掃瞄有水微奈米壓電致動器切剖面比較圖 62
圖4.20 微奈米壓電致動器有水強度比較圖(a)有水(b)無水 63
圖4.21 不同黏度液體之液滴觀測圖(a)20%甘油(b) 30%甘油(c) 40%甘油(d) 50%甘油 64
圖4.22 水撞擊親水性基材 66
圖4.23 水撞擊疏水性基材 66
圖4.24 接觸角量測圖(a)親水(b)疏水 68
圖4.25 親水性基材蒸發時間 69
圖4.26 疏水性基材蒸發時間 69

表目錄

表2.1 電鑄液配方 25
表3.1 PCO.1200hs高速CCD規格表 34
表3.2 PCS-MH50規格表 36
表3.3 甘油黏滯系數表 40
參考文獻

[1]張琮勛,“壓電驅動多孔微噴頭之設計製作與測試,” 碩士論文,私立大葉大學機械工程研究所,2005.
[2]R. G. Sweet, “High frequency recording with electrostatically deflected ink-jets, ” Rev. Sci. Instrum. Vol. 36, pp. 131, 1965.
[3]R. G. Sweet, “Signal apparatus with fluid drop recorder, ” U.S. Patent 3596275, 1971.
[4]W. L. Buehner, J. D. Hill, T. H. Williams, and J. W. Woods, “Application of ink-jet technology to a word processing output printer, ” IBM J. Res. Dev. Vol. 21, 1968-1977.
[5]D. J Hayes, D.B. Wallace, M.T. Boldman and R.E. Marusak, "Picoliter solder droplet dispensing," ISHM J. of Microcircuits & Electronic Packaging, Vol.16, No.3, 173-180, 1993.
[6]D.B. Wallace and D.J. Hayes, “Solder Jet Technology Update” The International Journal of Microcircuits and Electronic Packaging, Vol. 21, No. 1, 1998.
[7]D.J. Hayes, D. B. Wallace and W.R. Cox, "MicroJet Printing of Solder and Polymers for Multi-Chip Modules and Chip-Scale Packages", IMPAS '99, 1999.
[8]T.R. Hebner, C.C. Wu, D. Marcy, M.H. Lu, and J.C. Sturn, "Ink-jet Printing of doped Polymers for Organic Light Emitting Devices", Applied Physics Letters, Vol.72, No.5, pp.519-521, 1998.
[9]Sawyer Fuller and Jospher Jacobson, “Ink fabricated Nano Particle MEMS,” IEEE Microelectromech. Syst. Conf., pp. 138–141., 2000.
[10] Gokhan Pergin and Butrus T. Khuri-Yakub, “Micromachined 2-D
Array Piezoelectricallly Actuated Flextensional Transducers,”
IEEE, Vol. 2, pp.959-962,2001.
[11] Gökhan Perçin, “Piezoelectrically Actuated Flextensional MUTs,
” IEEE, Vol. 2, pp.903-906,2001.
[12] Gökhan Perçin, “Micromachined Piezoelectrically ActuatedFlext
-ensional Transducers For High Resolution Printing And Imaging,” IEEE, Vol. 2, pp.921-924,2001.
[13] Gökhan Perçin,“Piezoelectrically Actuated Flextensional Micro
-machined Ultrasound Droplet Ejectors,” IEEE, Vol. 49, NO. 6, pp.756 -766,2002.
[14] Gokhan Pergin and Butrus T. Khuri-Yakub, “Piezoelectrically
Actuated Flextensional Micromachined Ultrasound Transducers-I: Theory,” IEEE, Vol. 49, pp.573-584,2002.
[15] Gokhan Pergin and Butrus T. Khuri-Yakub, “Piezoelectrically
actuated flextensional micromachined ultrasound transducers. II. Fabrication and experiments,” IEEE, Vol. 49, pp.585-595,2002.
[16] Dushmantha Kannangara, Hailong Zhang, and Wei Shen,“Liquid
-paperinteractions during liquid drop impact and recoil on paper surfaces ,”SCI,vol 280, pp203-215,2006.
[17] Matthew D. Keller, Guillermo Aguilar, and J.Stuart Nelson,“
Designand Construction of Experimental Device to Study Cryogen Droplet Deposition and Heat Transfer,” Proc. SPIE, vol 4954, pp. 124-132, 2003.
[18] Fujimoto, H.; Ogino, T.; Takuda, and H.; Hatta, N.,“Collision of
a droplet with a hemispherical static droplet on a solid,”Internal Journal of Multiphase Flow, Vol. 27 , pp.1227-1245., 2001.
[19] 李祠澐,“壓電式液滴產生器設計與微液滴碰撞實驗,”碩士論
文,國立臺灣大學機械工程學研究所,2001.
[20] 楊鴻進,“液滴撞擊之實驗研究及現象分析,”碩士論文,國立
臺灣大學機械工程學研究所,2002.
[21] 郭旻杰,“複合液滴撞擊乾表面之現象探討,”碩士論文,南台
科技大學機械工程研究所,2004.
[22] 方顥儒,“落下液滴與固體表面靜止液滴間撞擊特性之研究,”
碩士論文,國立成功大學系統及船舶機電工程研究所,2003.
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1. 高慧玲,〈伊斯蘭的聖戰政治觀初探〉,《新世紀宗教研究》,第2卷1期,民國92年9月。
2. 林長寬,〈談伊斯蘭之現代化: 以Abduh之「現代化理念」為例〉,《宗教哲學》,第5卷第2期,民國88年4月。
3. 林長寬,〈伊斯蘭現代改革本質初探〉,《世界宗教學刊》,第一期,民92年5月。
4. 何偉業,〈伊本.提米雅的神學哲學與當代激進伊斯蘭主義〉,《二十一世紀》,卷82,民國93年。
5. 張錫模,〈論武裝伊斯蘭主義〉《新世紀宗教研究》,第2卷1期,民國92年9月,。
6. 陳柏煉,〈穆罕默德.阿布都(Muhammad Abduh)--現代埃及改革者〉,《思與言》,35卷2期,民國86年6月。
7. 3. 王淑女,1999,「大眾傳播媒體對青少年暴力行為的影響」,犯罪學期刊,4:53-81。
8. 6. 江中信,1995,「人際傳播之定義、功能及理論基礎」,海軍軍官學校學報,5:103-114。
9. 14. 卓美玲,1998,「大眾媒體影響台灣政黨政治文化之實証研究」,民意研究季刊,206:50-87。
10. 15. 吳宜蓁,1996,「選舉議題之公眾及其政治資訊傳播型態—以『情境理論』為架構」,民意研究季刊,195:40-132。
11. 29. 黃富順,1996年,「增強成人學習者的學習動機」,成人教育,34,2-8頁。
12. 31. 黃美珠,民88年,「服務行銷於成人教育活動之應用」,社教雙月刊,91期,20-28頁。
13. 43. 盧錫瑩、廖宜平、王義民、方明陽,2004年,「公共關係與學校形象的塑造」,士林高商學報,2,191-200頁。