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噴涂一直存在于我們的生活中，并且已經(jīng)出于多種目的使用了很長時間，包括噴涂裝飾性和保護(hù)性涂料。因此，它是材料科學(xué)家可用于薄膜制備的另一種工具。在噴涂中，噴嘴尺寸，噴涂形狀，噴嘴到基材的距離，噴涂速度以及噴涂過程中對基材的加熱是可以控制的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)效果。 使用超聲波噴嘴，可將噴霧溶液均勻化，可有效控制液滴尺寸（噴嘴頻率會影響液滴尺寸），并可分配微霧量，從而確保組成和結(jié)構(gòu)的均勻性以及所得薄膜和圖案的精度。 

工作原理

超聲波噴嘴的工作原理是利用超聲波換能器將高頻聲波轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后將其轉(zhuǎn)換成液體，從而產(chǎn)生駐波。當(dāng)液體離開噴嘴的霧化表面時，它會破碎成均勻的微米大小液滴的細(xì)霧。與傳統(tǒng)的依靠壓力和高速運(yùn)動將液體分解成小顆粒的噴嘴不同。超聲波噴頭使用液體超聲波霧化，超聲波振動能量低。液體可以通過自重或低壓液體泵輸送到噴頭，以進(jìn)行連續(xù)或間歇霧化。

傳統(tǒng)噴涂的缺點(diǎn)

壓力噴嘴初用于噴涂。壓力噴嘴噴涂時的耐用性差，易堵塞，需要稍微復(fù)雜的系統(tǒng)（用于產(chǎn)生壓力），大量的材料浪費(fèi)和環(huán)境污染，這對于進(jìn)行噴涂的人員來說尤其危險。、

空氣霧化噴涂轉(zhuǎn)化率低，浪費(fèi)高；由于低壓使噴涂時間有點(diǎn)長；當(dāng)空氣流通不順暢時，容易出現(xiàn)過度噴霧或油漆霧；因?yàn)榻K外觀非常光滑，所以對表面的灰塵和空氣的要求非常嚴(yán)格；需要通過增加溶劑或加熱來降低涂料粘度，以達(dá)到良好的外觀。

超聲波噴涂的優(yōu)點(diǎn)

與壓力噴嘴不同，超聲波噴嘴不會使用高壓迫使液體通過小孔以產(chǎn)生噴霧。液體通過具有較大孔口的噴嘴中心送入而沒有壓力，并且由于噴嘴中的超聲波振動而霧化。液體供應(yīng)通道和孔的噴嘴相對較大，從而實(shí)現(xiàn)了無堵塞噴霧。霧化顆粒的尺寸基本上是工作頻率的函數(shù)，頻率越高，霧化顆粒越小。精密的超聲波發(fā)生器提供在噴嘴中產(chǎn)生振動所需的機(jī)械能。操作超聲波噴嘴所需的功率通常在1至8瓦之間變化。 超聲波噴涂系統(tǒng)可與自動化集成設(shè)備配套工作，噴涂質(zhì)量穩(wěn)定，粒徑尺寸在25-50μm。與傳統(tǒng)噴涂技術(shù)相比，超聲波噴涂系統(tǒng)噴涂均勻性，可控性大大提高。消除了醫(yī)療器械涂層表面常見的缺陷，為制備介入醫(yī)療器械表面涂層的優(yōu)異性能提供了技術(shù)支持。超聲波噴涂機(jī)可以配備用于基材的加熱平臺，例如加熱板?？梢允褂枚鄠€獨(dú)立控制的注射器（涂料溶液容器）來處理不同的材料，這對于多層制造或在基材的不同部分上形成不同的薄膜*-如有必要，其中一個注射器可以包含清潔液，例如蒸餾水，避免污染。超聲波噴涂機(jī)可與浸涂機(jī)結(jié)合使用，在這種情況下，浸涂模塊可移動時保持靜止。

每個超聲波噴嘴均以特定的共振頻率工作，該共振頻率決定了液滴的中值大小。液滴尺寸幾乎沒有變化，可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算落入嚴(yán)格的預(yù)測液滴分布內(nèi)。例如，一個120 kHz的噴嘴產(chǎn)生的中值液滴尺寸為18微米（噴水時）。頻率越高，中值液滴大小越小。噴嘴由*強(qiáng)度的鈦合金和其他專有金屬制成，使其特別耐化學(xué)腐蝕并具有出色的聲學(xué)性能。電活性元件包含在密封的外殼內(nèi)，該外殼可保護(hù)噴嘴組件免受外部污染。供液管在噴嘴的整個長度上延伸。噴嘴的設(shè)計(jì)可確保液體僅與噴嘴內(nèi)的鈦接觸。

噴嘴性能因素

液體性質(zhì)

噴嘴制造商提供的幾乎所有液滴尺寸數(shù)據(jù)均基于實(shí)驗(yàn)室條件下70°F（21°C）的噴水情況。在為對液滴尺寸敏感的過程選擇噴嘴時，應(yīng)理解并考慮液體性質(zhì)的影響。

溫度

液體溫度變化不會直接影響噴嘴性能，但會影響粘度，表面張力和比重，進(jìn)而影響噴嘴性能。

比重

比重是給定體積的液體的質(zhì)量與相同體積的水的質(zhì)量之比。在噴霧中，除水以外的液體的比重的主要影響在于噴嘴的容量。所有供應(yīng)商提供的噴嘴性能數(shù)據(jù)均基于噴水。

粘度

動態(tài)粘度定義為液體在流動過程中抵抗其元素形狀或排列變化的特性。液體粘度主要影響噴霧圖案的形成和液滴尺寸。與純水相比，具有較高粘度的液體需要更高的小壓力才能開始形成噴霧圖案，并產(chǎn)生更窄的噴霧角度。

表面張力

液體的表面張力趨于呈現(xiàn)小可能的尺寸，在張力下充當(dāng)膜。液體表面的任何部分都會在相鄰部分或與其接觸的其他物體上施加張力。該力在表面平面中，并且每單位長度的力為表面張力。表面張力的主要影響是對小工作壓力，噴霧方向角度以及液滴大小等因素的影響。

噴嘴磨損

噴嘴磨損由噴嘴容量的增加和噴霧樣式的變化指示，其中分布（噴霧樣式的均勻性）變差并增加了液滴大小。選擇耐磨的結(jié)構(gòu)材料可以延長噴嘴壽命。因?yàn)樵S多單個流體噴嘴用于計(jì)量流量，所以磨損的噴嘴會導(dǎo)致過多的液體使用。