1、 摘要

喷墨打印是一种非接触式沉积技术，因其液滴控制能力强、定位准确、易图案化、材料利用率高和无污染等优点，在电子印刷、生物医疗、砂型打印、3D打印等领域具有极大的商业应用前景。

国内喷墨打印作为应用端，大部分设备来自于国外，国产设备未应用，喷墨打印的技术在行业应用里属于尝试阶段，未完全投入量产。喷墨打印设备最核心部分为喷头与算法。本公司利用在压电材料开发上的技术优势，攻克了高性能精密压电陶瓷、微尺度流道制备与封装等关键技术，开发出了PJ100高精度皮升级打印系统，为客户提供全流程压电喷墨打印解决方案。

2、 研究现状

我国在喷墨技术方面的研究起步较晚，使得该领域的大量专利和关键技术被西方国家垄断，国内喷墨印刷装备的关键部件、核心软件及高端墨水等主要依赖国外进口，未来存在着被西方国家“卡脖子”的潜在风险。根据《印刷业“十四五”时期发展专项规划》提出，从当前急迫需要和长远需求出发，集中优势资源突破喷墨数字印刷喷头、高端印刷装备器材等关键核心技术装备，实施关键核心技术攻关工程，解决一批“卡脖子”问题。2015年国务院印发的《中国制造2025》通知中也明确提出攻克增材制造的核心元器件和关键工艺技术，对促进传统制造业转型升级，支持我国高端制造产业发展具有重大意义。

压电喷墨打印头作为喷墨打印技术中的核心器件，时至今日，其依赖国外进口的现状仍未改变。在传统喷墨打印、增材制造、砂型打印等领域，多使用阵列式打印头以提高生产效率，被以HP、Epson、Fujifilm、KYOCERA、Ricoh等为代表的国外厂商牢牢把握相关技术与市场份额，并筑起了专利壁垒，国内部分企业如爱司凯、锐发、奥润等据报道已有相关产品布局，但推广难度较大，成熟应用案例较少；在生物医疗、生物点样等领域，单孔喷头因其可喷射粘度范围更广等特点而被广泛应用，常见品牌国外代表厂家有Gesim、Microfab、Biodot等，国内该类型喷头产品相关报道较少。

国内对打印头的研究以产业化应用为主，即采用国外厂家的打印头硬件系统，通过对打印头进行外围控制系统的开发，使其部分适用于喷绘市场或增材制造等领域的技术需求。这种关键核心技术被国外公司把持、国内企业作为应用端开发的现状，不但使喷墨打印设备“空心化”现象明显，也限制了国内高品质喷墨打印技术应用端的创新进程。

3、PJ100高精度皮升打印系统

PJ100打印系统由PJ-NL单孔压电式喷墨打印头、PC100精密气压控制系统和JC100S智能驱动控制系统三部分组成，适用于粘度20cPs以下不同类型的材料打印，可用于生物医疗、生物点样等精细化喷墨打印场景；

技术参数：

• 压电式单孔喷头，孔径20-120um，最高频率30kHz；

• 电驱动器工作电压范用(-140V+140V)，电压波形包括: 单、双极波、多极波、正弦波；最高工作频率30kHz；有外部触发接口；

• 气压控制器调节精度为±0.1kPa；表显精度0.2kPa，配有三状态气压开关，可对喷头做冲洗和倒抽；内置压力发生器，无需外接气源；

• 控制软件可设置可种电压参数及波形，可软件控制产生连续喷射、单点喷射和定量喷射，同时配备墨滴观测功能。

  
  

此外，本系统支持外部加热功能，最高可达150℃，可将喷射溶液粘度范围提升至500cPs，材料适用性更广，可扩展应用至3D打印、电子封装等领域。

4、 应用场景

皮升级压电打印设备的应用领域非常广泛，涵盖了生物科学、材料科学、微电子、医疗、食品工业和环境科学等多个领域。其高精度、微小液滴产生和墨水兼容性等特性使得它在这些领域中具有巨大的应用潜力。

生物科学领域：可用于生物芯片的点样，微阵列制作，以及单细胞分析等。此外，该技术还可以用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的微量打印和操控。

材料科学研究：压电喷墨打印技术由于其对墨水的精确控制，可以实现材料的高精度沉积和图案化，可以用于制备和表征新型材料和纳米结构。

微电子和纳米制造技术：在微电子和纳米制造领域有重要应用，可以用于制造微电子器件、纳米传感器、纳米电路等。

医疗和药物输送：可用于药物输送系统的制作，如微针、微胶囊等。此外，该技术还可以用于制造生物相容性材料，如组织工程支架和生物材料。

食品工业：在食品工业中，可用于食品成分的微量添加和食品表面的精细打印，如食品标签、食品装饰等。

环境科学：在环境科学领域，该技术可用于制备环境友好型材料和纳米结构，以及进行环境污染物的微量分析和检测。

光学和光子学：这种打印技术的高分辨率和微小液滴产生能力使其在光学和光子学领域有潜在的应用价值。它可以用于制造微小光学元件、光子晶体和光学传感器等，为光学技术的发展提供新的手段。

航空航天：压电打印技术可用于制造微小而精确的部件和结构，如微型传感器、执行器和微型机械系统等。

5、市场展望

皮升级高精度打印设备市场具有较大的发展潜力，随着技术的不断进步和应用领域的拓展，市场规模有望持续增长：同时，该设备具有较高的专业性和技术含量，目前市场现状呈现出以下几个特点：

市场需求增长：随着科技的不断进步和应用领域的拓展，皮升级高精度打印设备在生物3D打印、柔性电子制备、显示面板行业、生物芯片点样、太阳能电池、药物微球制备、纳米金属导体、医疗诊断学等领域的应用越来越广泛，市场需求不断增长。

技术不断创新：皮升级高精度打印设备需要高精度的运动控制、喷头控制、液滴观测等技术支持，技术不断创新是推动市场发展的重要动力。目前，一些领先的生产公司已经在这些方面取得了显著的进展，并推出了具有竞争力的产品。

竞争格局多元化：皮升级高精度打印设备市场竞争格局较为多元化，既有国际知名的大型企业，也有国内新兴的科技公司。这些企业之间的竞争促进了技术的不断发展和市场的不断拓展。

定制化需求增加：由于皮升级高精度打印设备的应用领域广泛，不同领域对设备的需求也各不相同。因此，定制化需求逐渐增加，生产公司需要根据客户的具体需求进行产品的定制和开发。