CN112917893B - 一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本公开属于3D打印和微纳制造技术领域，提供了一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其包括打印喷头、任意材质的打印喷嘴、任意材质的打印基材、平板电极、打印平台、高压电源、供料模块、精密背压控制模块、XYZ三轴精密运动平台、正压气路***、观测定位模块、UV固化模块、激光测距仪、底座、连接架、第一可调支架、第二可调支架、第三可调支架；只需将平板电极与高压电源正极(负极)连接，无需接地的对电极。它实现了喷嘴(导电和非导电)、基材(导电和非导电)以及打印材料(导电和非导电)任意组合稳定高分辨打印，以及多材料宏/微/纳结构跨尺度制造，具有结构简单、成本低、普适性好的显著优势。
Description
技术领域
本公开涉及3D打印和微纳制造技术领域，特别涉及一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
微纳尺度3D打印是一种基于增材制造原理制备微纳结构或者包含微纳特征结构功能性产品的新型加工技术。与现有微纳制造技术相比，微纳3D打印具有生产成本低、工艺简单、可供打印材料和适合基板种类广泛、无需掩模或模具、直接成形、工艺柔性和适应性好的优点，尤其是它在复杂三维微纳结构、大高宽比微纳结构和复合(多材料)材料微纳结构以及宏微跨尺度结构制造、非平整衬底/柔性衬底/曲面和3D表面的微纳图形化方面具有非常突出的优势和广泛的工业化应用前景。微纳3D打印已经被应用于微电子、光电子、柔性电子、高清柔性显示、生物医疗、组织工程、新材料、新能源、航空航天、可穿戴设备等诸多领域。微纳尺度3D打印已经被美国麻省理工学院的《技术评论》列为2014年十大具有颠覆性的新兴技术。
经过近十年的发展，目前已经提出的微纳尺度3D打印工艺有十多种，主要包括：微立体光刻、双光子聚合3D激光直写、电流体动力喷射打印(电喷印)、气溶胶喷射打印、微激光烧结、电化学沉积、微三维打印(粘结剂喷射)、复合微纳3D打印等。与现有的其它微纳3D打印技术相比，近年出现并快速发展的电流体动力喷射打印(Electrohydrodynamic JetPrinting，电喷印)技术在分辨率、打印材料、设备成本等方面具有突出的优势。然而，由于受到电喷印技术自身工作原理的限制(导电喷嘴和导电衬底组成的电极对，随着打印逐层累加，打印高度不断发生变化，导致电场力不断发生变化，打印过程稳定性差，超过一定高度，无法实现打印等)，其在打印材料、喷嘴、接收衬底、成形件高度、打印稳定性等方面还存在诸多的不足和局限性，难以实现宏/微尺度结构一体化打印(喷嘴与基材的高度一般被限定在3毫米以内)，尤其是无法实现导电喷嘴使用导电材料在导电基材上的稳定打印(导电喷嘴、导电材料、导电衬底在连续锥射流喷射条件存在放电、击穿等现象)，限制了其在实际工程的许多应用。
针对以上不足和局限性，发明人已经公开了2项发明专利：1)一种集成喷头电场驱动喷射微纳3D打印装置及其工作方法(申请号201810726142.4)；2)一种高精度电场驱动喷射沉积3D打印装置及其工作方法(申请号201711408812.X)，其克服了传统电喷印的一些不足和局限性。
但是，随着发明人更深入研究发现，目前还有部分难题没有被克服，主要问题诸如：
(1)现有技术还无法实现导电材料在导电基材上的高分辨率稳定打印。传统电喷印与电场驱动喷射微纳3D打印在打印高粘度导电材料时，导电喷嘴、导电材料、导电衬底在连续锥射流喷射条件存在放电甚至短路、击穿等现象，无法实现高分辨率打印的稳定性和连续性；
(2)现有的电喷印与电场驱动喷射微纳3D打印都是在喷嘴直接连接高压电源，高电压将导致生物材料或者生物细胞失去生物活性，因此，现有技术无法实现生物材料或者生物细胞高分辨率打印，在生物制造和细胞3D打印等方面受到很大的限制；
(3)对于亚微尺度和纳尺度3D打印，一般都采用玻璃喷嘴或者硅基喷嘴，这些材料都是不导电，使用时必须对这些非导电的喷嘴进行导电化处理，诸如喷金等，而喷嘴喷金处理后实际使用寿命较短，导致生产成本高和生产周期长；此外，当喷嘴尺寸小于100纳米时，一方面很难对喷嘴进行导电化处理(喷嘴尺寸太小，喷嘴尺寸发生变化，易出现堵塞)，另一方面导电化处理的喷头由于导电层非常薄，使用寿命很短。
(4)现有技术由于导电喷嘴与高压电源直接连接，打印过程中喷射射流/微滴材料携带电荷，存在严重的电场串扰、库仑排斥力等问题(尤其是使用绝缘基材，已打印材料携带的电荷难以耗散，存在电荷积聚，与当前喷射射流/微滴材料存在库仑排斥力，严重影响打印的精度和质量)，本发明喷嘴与高压电源没有任何连接，依靠极化电荷实现稳定锥射流喷射，喷射射流/微滴尽管由于电场极化存在电荷的重新分布，但是其整体是电中性，避免了现有电流体动力喷射打印、电场驱动喷射微纳3D打印由于打印原理的限制而无法避免的电场串扰、库仑排斥力等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，不仅能够实现导电材料在导电基材上的高分辨率稳定打印，而且还能实现生物材料或者生物细胞高分辨率打印，尤其解决了亚微尺度和纳尺度3D打印喷嘴制造成本高、周期长和使用寿命短的问题，以及100纳米以下导电喷嘴难以制造的难题；没有喷射射流/微滴材料携带电荷导致电场串扰、库仑排斥力严重影响打印件精度和质量问题；还具有结构简单、生产成本低和普适性好(适合任意材料的喷嘴，任意材料的打印材料，任意材料基材)的突出优势，尤其是还具有喷嘴(导电和非导电)、基材(导电和非导电)以及打印材料(导电和非导电)任意组合的稳定打印的独特优势，极大的拓展了该技术的应用领域和范围。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，包括：打印喷头、任意材质的打印喷嘴、任意材质的打印基材、平板电极、打印平台、信号发生器、高压电源、供料模块、精密背压控制模块、XYZ三轴精密运动平台、正压气路***、观测定位模块、UV固化模块、激光测距仪、底座、连接架、第一可调支架、第二可调支架、第三可调支架；
打印平台固定在底座上，平板电极位于打印平台之上，信号发生器的输出端与高压电源连接，高压电源的一端与平板电极连接，另一端接地；打印基材位于平板电极之上，打印喷嘴与打印喷头最下端的出料口相连，并位于平板电极的正上方，且打印喷嘴垂直于平板电极；
供料模块与打印喷头的下半部连通，精密背压控制模块与打印喷头的顶部连通，正压气路***与精密背压控制模块连通；
打印喷头通过连接架与XYZ三轴精密运动平台连接，观测定位模块与第一可调支架连接，第一可调支架与连接架固定连接；激光测距仪与第二可调支架连接，第二可调支架与连接架固定连接；UV固化模块与第三可调支架连接，第三可调支架与连接架固定连接。
作为可能的一些实现方式，观测定位模块位于打印喷头的一侧，UV固化模块和激光测距仪均位于打印喷头的另一侧。
作为可能的一些实现方式，打印喷嘴为导电和非导电的任意一种材料或几种材料的组合。
作为可能的一些实现方式，打印喷嘴为不锈钢喷嘴、武藏喷嘴、玻璃喷嘴或硅喷嘴。
作为可能的一些实现方式，打印喷嘴的内径尺寸范围为0.1μm～300μm。
作为可能的一些实现方式，打印基材为导体、半导体和绝缘体中的任意一种或几种材料的组合。
作为可能的一些实现方式，打印基材为PET、PEN、PDMS、玻璃、硅片或铜版。
作为可能的一些实现方式，平板电极为铜电极、铝电极、钢电极和复合导电材料中的任意一种或几种材料的组合。
作为可能的一些实现方式，平板电极的厚度范围为0.5mm～30mm。
作为可能的一些实现方式，平板电极的平面度大于或等于公差等级5级精度。
作为可能的一些实现方式，XYZ三轴精密运动平台为龙门式结构，采用直线电机驱动。
作为可能的一些实现方式，XYZ三轴精密运动平台采用三轴气浮运动台。
作为可能的一些实现方式，XYZ三轴精密运动平台采用三轴龙门线轨运动台。
作为可能的一些实现方式，XYZ三轴精密运动平台的X和Y轴的有效行程范围为0mm～600mm，重复定位精度大于或等于±0.4μm，定位精度大于或等于±0.6μm，最大速度为1000mm/s，最大加速度大于或等于1g，Z轴的有效行程范围为0mm～300mm，定位精度大于或等于±0.1μm。
作为可能的一些实现方式，高压电源能够输出直流高压、交流高压或者脉冲高压，能够设置偏压，设置的偏压范围为0KV～2KV且连续可调；
直流高压范围为0KV～5KV，输出脉冲直流电压范围为0KV～±4KV且连续可调，输出脉冲频率范围为0Hz～3000Hz且连续可调，交流高压范围为0KV～±4KV。
作为可能的一些实现方式，供料模块为精密注射泵或者回吸式电动螺杆装置或者已经含有精密挤出装置的料筒。
作为可能的一些实现方式，打印平台同时具备绝缘功能和加热功能，最高加热温度为200℃。
作为可能的一些实现方式，正压气路***压力范围为0bar～4bar，精密背压控制模块调压精度大于或等于100kPa。
作为可能的一些实现方式，信号发生器能够输出多种波形，输出频率0MHz～1MHz，能够调节所输出的峰值电压、偏置电压、频率和占空比，按需要实现点或线的打印。
作为可能的一些实现方式，观测模块包括斜视观测相机和/或垂直观测相机中的一种或者两种。
作为可能的一些实现方式，观测模块采用工业相机或高分辨率CCD相机。
作为可能的一些实现方式，UV固化模块为UV LED或高压汞灯。
作为可能的一些实现方式，激光测距仪能够实现对透明材料或非透明材料的距离测量。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术是一种基于自激发静电场的微喷射成形新技术，只需将平板电极与高压电源正极(负极)连接，无需接地的对电极，因此该技术适用于任意材料的喷嘴、任意材料和类型的基材、任意打印材料，能实现宏/微/纳结构跨尺度制造，工艺普适性好，应用领域非常广泛，几乎没有限制。
(2)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，突破了喷嘴、基材和打印材料的限制和约束，实现了喷嘴(导电和非导电)、基材(导电和非导电)以及打印材料(导电和非导电)任意组合的高分率稳定打印。
(3)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，实现了导电材料在导电基材上的高分辨率稳定打印，喷嘴不直接施加高电压，而是通过静电感应，克服了传统电喷印在打印导电材料时，由于出现短路、放电击穿等现象，导致无法实现稳定连续打印的问题。
(4)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，实现了生物材料或者生物细胞高分辨率打印，拓展了打印材料范围，尤其对于不允许直接施加较高的电压的生物材料和生物细胞，能更好保证其生物活性。
(5)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，没有电场串扰、库仑排斥力等问题，提高打印精度和稳定性。由于本公开喷嘴与高压电源没有任何连接，依靠极化电荷实现稳定锥射流喷射，喷射射流/微滴尽管由于电场极化存在电荷的重新分布，但是其整体是电中性，避免了现有电流体动力喷射打印、电场驱动喷射微纳3D打印由于打印原理的限制而无法避免的电场串扰、库仑排斥力等问题。
(6)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，解决了亚微尺度和纳尺度3D打印喷嘴制造困难，降低了喷嘴生产成本，提高了喷嘴使用寿命，亚微尺度和纳米尺度3D打印广泛使用的玻璃喷嘴或者硅基喷嘴，无需进行导电化处理就能使用。
(7)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，具有结构简单、成本低、打印效率高、稳定性和普适性好的突出优势。
(8)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，结合阵列式喷头，能够实现高效微纳3D打印。
(9)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，结合多喷头技术，能够实现多材料宏/微/纳结构跨尺度制造。
(10)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，提高了3D打印的精度、稳定性、一致性、打印效率、拓展打印材料的范围，真正能够实现高精度微纳尺度3D打印。
(11)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，引入观测模块，对于打印过程全程观测和实时监控，同时实现了多层打印过程中喷头的精准定位。
(12)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，采用新的供料方法和装置，能够实现微量液体连续稳定供料，确保打印过程中的稳定性；克服了传统电喷印的供料方式存在的问题(如打印过程中背压和供料不稳定，无法实现高精度打印，尤其是打印过程中的稳定性差，严重影响打印图形的一致性和高精度)。
(13)本公开提供的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，可用于航空航天、微纳机电***、生物医疗、组织器官、新材料(点阵材料、超材料、功能梯度材料、复合材料等)、3D功能结构电子、可穿戴设备、新能源(燃料电池、太阳能等)、高清显示、微流控器件、微纳光学器件、微纳传感器、印刷电子、可拉伸电子、软体机器人等诸多领域和行业。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例提供的单平板电极电场驱动微纳3D打印装置的基本原理示意图。
图2为本公开实施例提供的传统电喷印、电场驱动喷射打印和单平板电极电场驱动喷射沉积微纳使用导电喷嘴在导电基材上打印导电材料效果图。
图3为本公开实施例提供的单平板电极电场驱动微纳3D打印装置结构示意图。
1、高压电源；2、信号发生器；3、正压气路***；4、精密背压控制模块；5、观测定位模块；6、第一可调支架；7、供料模块；8、打印喷头；9、打印喷嘴(任意材料)；10、激光测距仪；11、第二可调支架；12、UV固化模块；13、第三可调支架；14、XYZ三轴精密运动平台(Y轴精密位移台1401、X轴精密位移台1402、Z轴精密位移台1403)；15、连接架；16、打印基材(任意材料)；17、平板电极；18、打印平台；19、底座。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例：
基于背景技术中提及的现有技术中所存在的问题，迫切需要开发新的3D打印装置，以解决亚微尺度和纳尺度3D打印喷嘴制造成本高、周期长和使用寿命短的问题，100nm以下导电喷嘴难以制造的难题，以及导电喷嘴在导电衬底上打印导电材料放电击穿问题。
为了克服现有微纳3D打印技术存在的不足和局限性，亟待开发新的微纳3D打印技术，提高微纳3D打印的工艺稳定性、普适性、简化结构、降低成本，真正实现多材料多尺度3D打印，解决多材料跨尺度复杂三维结构低成本制造的难题，突破低成本微纳3D打印广泛工业化应用的技术瓶颈。
因此，本实施例提供了一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，如图1所示，展示了其具体工作原理：
平板电极与高压脉冲电源正极(或负极)连接，无需接地的对电极，尤其是打印喷嘴和基材都不再作为电极(对)，突破了传统电喷印和现有电场驱动喷射沉积微纳3D打印对于喷嘴和基材导电性的约束和限制。即使采用绝缘的喷嘴和绝缘的基材也能实现稳定的打印。其利用静电感应作用自激发(诱导)喷射所需电场，图1(b)是基本打印成形原理示意图。
高压脉冲电源的正极与平板电极相连，使其具有高电势，根据接触起电原理，此时平板电极上会均匀排布正电荷，其形成的电场方向是从平板电极指向无穷远处；由于静电感应的作用，处于电场中的物体被极化，打印基材在平板电极产生的电场作用下表面和内部电荷发生迁移，电荷出现重新分布形成电矩，正电荷分布在上表面，负电荷分布在的下表面。
喷嘴处被挤出的呈弯液面形状打印材料在电场作用下也被极化，弯液面的外表面分布负电荷。在电场力作用下喷嘴处的液(熔)体被拉伸形成泰勒锥，随着施加电压增大出现稳定的锥射流喷射，打印材料喷射沉积到基材上。当对平板电极处施加负极高压时，喷嘴液(熔)滴内部及表面分布着与施加正极高压相反的电荷，所形成电场仍将驱动打印材料喷射沉积到基材或者已成形结构上，如图2所示，为传统电喷印、电场驱动喷射打印和单平板电极电场驱动喷射沉积微纳使用导电喷嘴在导电基材上打印导电材料效果图。
如图3所示，为单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置的具体结构，包括高压电源1、信号发生器2、正压气路***3、精密背压控制模块4、观测定位模块5、第一可调支架6、供料模块7、打印喷头8、打印喷嘴(任意材料)9、激光测距仪10、第二可调支架11、UV固化模块12、第三可调支架13、XYZ三轴精密运动平台14(Y轴精密位移台1401、X轴精密位移台1402、Z轴精密位移台1403)、连接架15、打印基材(任意材料)16、平板电极17、打印平台18、底座19。
具体的，底座19位于最下部，打印平台18固定在底座19上，平板电极17位于打印平台18之上，连接着信号发生器2的高压电源1(正极或负极)一端与平板电极17相连，另一端接地；
打印基材16位于平板电极17之上，打印喷嘴9与打印喷头8最下端的出料口相连，并位于平板电极17的正上方，且打印喷嘴9垂直于平板电极17；
供料模块7与打印喷头8的下半部连通，精密背压控制模块4与打印喷头8的顶部连通，正压气路***3与精密背压控制模块4连通；
打印喷头8通过连接架15与XYZ三轴精密运动平台14相连接；观测模块5位于第一可调支架6上，第一可调支架6固定在连接架15上；激光测距仪10位于第二可调支架11上，第二可调支架11固定在连接架15上；UV固化模块12位于第三可调支架13上，第三可调支架13固定在连接架15上。
本实施例进行面积50mm×50mm的透明电极的制造：
所述供料模块7中打印材料选择为纳米导电银浆(粘度35000mPa·s，银含量80％，表面张力32dynes/cm)；
所述打印喷嘴9选用30G不锈钢导电喷嘴，内径为0.16mm；
所述打印基材16选用100mm×100mm×2mm普通玻璃；
所述平板电极17选择150mm×150mm×3mm铜板；
所述高压电源1设定为放大器模式；所述信号发生器2设置为频率为800Hz、峰值为7V、偏置电压为0V、占空比50％；
所述精密背压控制模块4设置为0.15Mpa；
所述打印喷嘴9喷嘴口距打印基材16的高度为0.15mm；
所述XYZ三轴精密运动平台14在运行打印程序时合成速度设定为20mm/s，加速度设定为100mm/s2。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
包括：打印喷头、任意材质的打印喷嘴、任意材质的打印基材、平板电极、打印平台、信号发生器、高压电源、供料模块、精密背压控制模块、XYZ三轴精密运动平台、正压气路***、观测定位模块、UV固化模块、激光测距仪、底座、连接架、第一可调支架、第二可调支架、第三可调支架；
打印平台固定在底座上，平板电极位于打印平台之上，信号发生器的输出端与高压电源连接，高压电源的一端与平板电极连接，另一端接地；打印基材位于平板电极之上，打印喷嘴与打印喷头最下端的出料口相连，并位于平板电极的正上方，且打印喷嘴垂直于平板电极；
供料模块与打印喷头的下半部连通，精密背压控制模块与打印喷头的顶部连通，正压气路***与精密背压控制模块连通；
打印喷头通过连接架与XYZ三轴精密运动平台连接，观测定位模块与第一可调支架连接，第一可调支架与连接架固定连接；激光测距仪与第二可调支架连接，第二可调支架与连接架固定连接；UV固化模块与第三可调支架连接，第三可调支架与连接架固定连接；
所述供料模块包括精密注射泵、回吸式电动螺杆装置或者已经含有精密挤出装置的料筒。
2.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
所述平板电极选用铜电极、铝电极、钢电极、复合导电材料任意一种或几种材料；
平板电极的厚度范围为0.5mm～30mm，平板电极的平面度大于或等于公差等级5级精度。
3.如权利要求2所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：所述平板电极选用铜电极。
4.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
所述打印喷嘴采用导电或非导电的一种或几种材料制成；
所述打印喷嘴内径尺寸为0.1μm～300μm。
5.如权利要求4所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：所述打印喷嘴选用不锈钢喷嘴或者武藏喷嘴或者玻璃喷嘴或者硅喷嘴。
6.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
所述打印基材选用导体或半导体或绝缘体中一种或几种材料。
7.如权利要求6所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：所述打印基材选用PET、PEN、PDMS、玻璃、硅片或者铜板。
8.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
XYZ三轴精密运动平台为龙门式结构，采用直线电机驱动。
9.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：XYZ三轴精密运动平台采用三轴气浮运动台。
10.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：XYZ三轴精密运动平台采用三轴龙门线轨运动台。
11.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：XYZ三轴精密运动平台的X和Y轴的有效行程范围为0mm～600mm，重复定位精度大于或等于±0.4μm，定位精度大于或等于±0.6μm，最大速度为1000mm/s，最大加速度大于或等于1g，Z轴的有效行程范围为0mm～300mm，定位精度大于或等于±0.1μm。
12.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
高压电源能够输出直流高压、交流高压或者脉冲高压，能够设置偏压，设置的偏压范围为0KV～2KV且连续可调；
直流高压范围为0KV～5KV，输出脉冲直流电压范围为0KV～±4KV且连续可调，输出脉冲频率范围为0Hz～3000Hz且连续可调，交流高压范围为0KV～±4KV。
13.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
观测定位模块位于打印喷头的一侧，UV固化模块和激光测距仪均位于打印喷头的另一侧。
14.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
打印平台同时具备绝缘功能和加热功能，最高加热温度为200℃。
15.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：正压气路***压力范围为0bar～4bar，精密背压控制模块调压精度大于或等于100kPa。
16.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：
信号发生器能够输出多种波形，输出频率0MHz～1MHz，能够调节所输出的峰值电压、偏置电压、频率和占空比，按需要实现点或线的打印。
17.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：观测定位模块包括斜视观测相机和/或垂直观测相机中的一种或者两种。
18.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：观测定位模块采用工业相机或高分辨率CCD相机。
19.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：UV固化模块为UVLED或高压汞灯。
20.如权利要求1所述的单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印装置，其特征在于：激光测距仪能够实现对透明材料或非透明材料的距离测量。
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