超声波喷嘴

超声波喷嘴是一种喷雾喷嘴，它利用压电换能器产生的高频振动作用在喷嘴头上，从而在液膜中产生毛细波。一旦毛细管波的振幅达到临界高度（由于发生器提供的功率水平），它们就会变得太高而无法支撑自身，微小的液滴会从每个波的尖端掉落，从而导致雾化。

影响初始液滴尺寸的主要因素是振动频率、表面张力和液体粘度。频率通常在20–180 kHz范围内，超出了人的听力范围，在此范围内，最高频率会产生最小的液滴大小。

1962年，罗伯特·朗格博士继续进行这项工作，从本质上证明了他的雾化液滴尺寸与瑞利液体波长之间的相关性。超声波喷嘴由Harvey L. Berger博士首先商业化。 1975年1月21日公开的美国A 3861852，“带有改进的超声雾化器的燃油燃烧器”，转让给Harvey Berger。

该技术的后续用途包括涂覆采血管，在印刷电路板上喷涂助焊剂、涂覆可植入药物洗脱支架和气球/导管、浮法玻璃制造涂层、食品上的抗菌涂层、精密半导体涂层和用于太阳能电池和燃料电池制造的替代能源涂料等。

药物如西罗莫司（也称为雷帕霉素）和紫杉醇使用具有或不具有赋形剂涂覆的药物洗脱支架（DES）和药物涂层球囊（DCB）的表面上。这些设备极大地受益于超声波喷嘴，因为它们能够以很小的损失或没有损失地施加涂层。诸如DES和DCB之类的医疗设备由于尺寸小，需要非常窄的喷雾形式，低速雾化喷雾和低压空气。

研究表明，超声喷嘴可以有效地用于制造质子交换膜燃料电池。通常使用的墨水是铂-碳悬浮液，其中铂在电池内部充当催化剂。将催化剂施加到质子交换膜上的传统方法通常包括丝网印刷或医生刀片。但是，由于催化剂趋于形成附聚物，导致电池中气体流动不均匀，并阻止催化剂完全暴露，并存在溶剂或载液可能被吸收的风险，因此该方法可能会具有不良的电池性能。进入膜中，都阻碍了质子交换效率。当使用超声波喷嘴时，可以通过小且均匀的液滴尺寸，改变液滴行进的距离并向基材施加少量热量以使液滴在干燥过程中干燥，从而使喷雾尽可能干燥。到达基材之前先通入空气。与其他技术相比，过程工程师可以更好地控制这些类型的变量。另外，由于超声波喷嘴恰好在雾化之前和雾化期间将能量提供给悬浮液，因此悬浮液中可能的附聚物被破坏，导致催化剂的均匀分布，从而导致催化剂的效率更高，进而导致燃料电池的效率更高。

超声波喷嘴技术已用于在透明导电膜（TCF）的形成过程中创建铟锡氧化物（ITO）膜。ITO具有出色的透明性和较低的薄层电阻，但是它是一种稀缺的材料，容易开裂，因此不能使其成为新的柔性TCF的理想选择。另一方面，石墨烯可以制成挠性膜，极具导电性并且具有高透明性。银纳米线（AgNWs）与石墨烯结合使用时，据报道是有前途的，优于ITO的TCF替代品。先前的研究集中于不适用于大面积TCF的旋涂和棒涂方法。利用氧化石墨烯的超声波喷涂和传统的AgNWs喷涂再加肼的多步骤工艺蒸汽还原，然后再涂覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）面漆，形成了可缩放的TCF，可缩放成较大的尺寸。

CNT薄膜用作替代材料，以创建用于触摸面板显示器或其他玻璃基板的透明导电膜（TCO层），以及有机太阳能电池有源层。

微机电系统（MEM）是将电气和机械组件结合在一起的小型微制造设备。设备的尺寸从不到1微米到毫米不等，可以单独或以阵列的形式起作用，以感测、控制和激活微米级的机械过程。示例包括压力传感器、加速计和微引擎。MEM的制造涉及在Si晶片上沉积均匀的光刻胶层。传统上已经使用旋涂技术将光致抗蚀剂应用于IC制造中的晶圆。在具有高深宽比的蚀刻区域的复杂MEMs器件中，由于需要去除多余金属的高旋转速度，因此难以使用旋涂技术实现沿深沟槽和沟槽的顶部，侧壁和底部的均匀覆盖。超声喷涂技术用于将光刻胶的均匀涂层喷涂到高深宽比MEMs器件上，并且可以xxx程度地减少光刻胶的使用和过度喷涂。

超声波喷嘴的无堵塞特性，由其产生的小而均匀的液滴尺寸以及可以通过严格控制的空气成形装置对喷雾羽流进行成形的事实使该应用在波峰焊过程中取得了相当大的成功。市场上几乎所有助焊剂的粘度都非常适合该技术的能力。在焊接中，高度优先选用“免清洗”助焊剂。但是，如果使用过量，则该过程将导致电路组件底部的腐蚀残留物。

光伏和染料敏化太阳能技术在制造过程中都需要使用液体和涂料。由于大多数这些物质非常昂贵，因此使用超声波喷嘴可将由于过度喷涂或质量控制而造成的任何损失降至最低。为了降低太阳能电池的制造成本，传统上是使用分批式磷酰氯或POCl ₃方法完成的，结果表明，使用超声波喷嘴将薄水基薄膜沉积到硅片上可以有效地用作太阳能电池。扩散过程以产生具有均匀表面电阻的N型层。

超声喷雾热解是一种化学气相沉积（CVD）方法，用于形成薄膜或纳米颗粒形式的多种材料。前体材料通常通过溶胶-凝胶法制造，其实例包括硝酸银水溶液的形成，氧化锆颗粒的合成和固体氧化物燃料电池SOFC阴极的制造。

由超声波喷嘴产生的雾化喷雾要经受加热的基材，通常温度范围为300-400摄氏度。由于喷雾室的高温，超声波喷嘴的延伸部分喷嘴引燃物，例如可移动的尖端被设计为在保护人体的同时经受高温包含温度敏感压电的超声波喷嘴的示意图元件，通常在喷雾室外部或通过其他隔离方式。