Direct Writing of Liquid Metal Patterns on Curved Surface with Path Pre-scanning

Abstract

본 연구는 액체금속 토출부와 기판 사이의 거리 유지 알고리즘을 개선하여 액체금속을 직접 인쇄 방식으로 곡면상에 다양한 형태의 패턴을 제작할 수 있는 방법을 제시하고 있다. 경로 선스캐닝 기법은 스캐닝 과정이 모두 완료된 후에 패터닝 과정을 진행하는 것으로 스캐닝 과정에서는 레이저 센서와 Z 축 자동 스테이지를 이용하여 기판의 두께와 기울기를 측정하며, 이 값들을 바탕으로 패터닝 과정에서 Z 축 자동 스테이지를 제어하여 액체금속 토출부와 기판 사이의 거리를 일정하게 조절한다. 두 과정을 분리함으로써, 곡선이나 첨점 등의 다양한 형태의 패턴을 제작할 수 있으며, 경사면이나 곡면 위에 패턴을 제작하는 것도 가능하다. 실험은 Ecoflex 로 제작된 기판 위에 갈륨-인듐 공융합금(EGaIn)을 이용하여 패턴을 제작했으며, 평면상에 곡선, 첨점, 교차선, 겹쳐진 선 형태의 패턴과 곡면상에 글자 형태의 패턴을 제작할 수 있다는 것을 보이고 있다.

In this paper, a direct writing of eutectic gallium indium on curved surfaces by applying an improved distance maintaining algorithm is presented. Path pre-scanning method is postponing the patterning process until the path scanning process is complete. Scanning process is measuring thickness and gradient of a substrate with a laser sensor and a motorized Z stage and enqueuing the substrate thickness data. The data is used for maintaining the distance between a dispenser tip and a substrate during patterning process. Because the laser sensor and the dispenser do not affect each other, fabricating diverse shape of patterns and patterning on steep surfaces are possible. With the help of this idea, curvy, cuspal, crossing, and overlapped patterns are acquired, and it is verified that patterning on curved surfaces is possible.