中文摘要：

本项目利用碳纳米管中高密度的焦耳热构建微气泡发生器及其喷印系统，对其中的关键基础问题进行了深入的探索研究。主要包括碳纳米管微气泡发生器的电热模型、性能分析、结构设计和制备工艺，微气泡发生器的性能表征及控制，喷印头的结构设计及其微流体分析，喷印头的制备工艺研究及其原型的研制。以宏观焦耳热效应等效碳纳米管内部电子输运造成的电热效应建立微气泡发生器的电热模型，研究了器件结构及材料设计与功耗的关系，比较研究了不同热边界条件，即分别基于碳纳米管束和单根碳纳米管的微气泡发生器的电热性能；基于碳纳米管的介电电泳组装技术和MEMS加工工艺，制得微瓦级功耗的高效微气泡发生器；结合PWM技术和虚拟仪器技术，研制了微气泡发生器的控制电路和测试平台，对微气泡发生器的性能进行了深入研究；考虑消除热喷印易出现的次液滴现象，提出了一种基于双气泡发生器的喷印头结构，利用有限元分析方法模拟了喷印头的微流体速度场分布，通过对喷印头的制备工艺的系统研究，研制了喷印头结构原型。本研究工作在微气泡发生器及其喷印头的设计、制备工艺及性能研究方面取得了突破性进展，为这种低功耗高精度新型热喷印系统的深入研究及优化提供了坚实的基础。