東京都市大學的研究人員開發出一種新的墨水乾燥控制方法，透過在墨滴中添加超微氣泡，而非化學添加劑。研究團隊發現，僅透過改變每個墨滴中的氣泡數量，就能大幅改變液體蒸發後留下的圖案。這種方法對於製造微型電子裝置尤其有價值，因為殘留的添加劑可能會影響列印材料的效能。
噴墨列印已不再僅限於文件和影像。它已成為微電子和微機電系統（MEMS）等先進技術不可或缺的製造技術，這些技術需要以極高的精度沉積微觀塗層和複雜的電路圖案。
一個主要的挑戰是如何控制每個墨滴落在表面後發生的情況。隨著液體乾燥，其中的懸浮粒子可能會聚集形成不均勻的圖案。最廣為人知的例子是「咖啡環效應」，即大部分固體物質聚集在墨滴的外緣，就像乾燥的咖啡漬一樣。
製造商經常添加改變液體表面張力的化學物質，以產生更平滑、更均勻的塗層。然而，這些添加劑在乾燥後仍會殘留，並可能改變列印材料的行為，這對於許多先進應用來說是不希望發生的。
透過超微氣泡控制乾燥
為了避免這個問題，由金子阿拉塔（Arata Kaneko）教授領導的研究團隊採取了不同的方法。他們沒有透過表面活性劑或化學改質粒子來改質墨水，而是將奈米級的超微氣泡分散在液體中。
在實驗中，研究人員將二氧化矽奈米粒子懸浮在水中，並將混合物通過超微氣泡產生器。然後，他們使用噴墨噴嘴將 1 奈升的墨滴沉積在矽基板上，並讓其乾燥。
結果顯示，氣泡讓研究人員對最終的粒子圖案有了顯著的控制力。沒有氣泡的墨滴產生了明顯的咖啡環效應。引入適量氣泡可產生更均勻的塗層，而增加氣泡濃度則會導致粒子聚集在墨滴的中心附近。氣泡本身並未改變奈米粒子，包括其電荷。相反地，它們改變了液體的表面張力及其在表面上的擴散方式。
為先進電子產品提供更乾淨的列印
這項技術最大的優勢之一是，氣泡會在墨滴乾燥時完全消失，不留下任何殘留物。這使得該方法在必須保持奈米粒子原有特性時特別有用。
例如，石墨烯和二硫化鉬奈米粒子常用於氣體感測器，因為它們的導電性會隨著吸收氣體而改變。這些感測器的靈敏度很大程度上取決於列印沉積物的形狀。用於電子電路的導電奈米粒子在表面盡可能乾淨和原始時，效能最佳。
由於超微氣泡在乾燥後會消失，研究人員認為他們的方法可以提供一種更乾淨、更精確的方式來生產下一代微型裝置，而沒有傳統墨水添加劑的缺點。
