编者：中喷网 墨宸
喷墨打印早已超越了纸张与图像的范畴，成为微电子、微机电系统（MEMS）等尖端制造领域不可或缺的核心技术。在这些场景中，设备需要在复杂电路表面以微米级精度沉积涂层和薄膜，而控制每一个墨滴的干燥过程，直接决定了最终沉积图案的质量。然而，一个长期困扰业界的难题是著名的“咖啡环”效应——当墨滴中的溶剂蒸发时，悬浮的纳米颗粒会随毛细流动被带向液滴边缘，最终在边缘堆积成环状，导致薄膜厚度不均。传统解决方案是在墨水中添加表面活性剂等化学物质来调节表面张力，但这些添加剂在墨滴干燥后仍会残留在薄膜中，可能改变沉积颗粒的导电性、灵敏度等关键性能，这对于气体传感器、导电线路等精密应用而言是难以接受的代价。
由东京都市大学金子新（Arata Kaneko）教授领导的研究团队另辟蹊径。他们舍弃了化学添加剂，转而将纳米尺度的超细气泡分散到墨水中。在原理验证实验中，研究人员将二氧化硅纳米颗粒分散在水中，通过超细气泡发生器处理后，以1纳升的微小液滴通过喷墨喷嘴沉积在硅基板上自然干燥。结果显示，不含气泡的悬浮液干燥后呈现出典型的咖啡环效应；而含有气泡的液滴则展现出截然不同的行为——少量气泡即可获得更均匀的涂层，继续增加气泡数量，颗粒反而会聚集在液滴中心。
研究团队发现，超细气泡并未改变纳米颗粒自身的带电性等理化性质，而是通过改变悬浮液的表面张力和润湿性来调控干燥过程。更为关键的是，气泡在液滴干燥后完全消失，不留任何残留物。这一特性对于保持纳米颗粒的原始性能至关重要——无论是石墨烯、二氧化钼等气体传感器材料，还是电路中的导电纳米颗粒，其灵敏度或导电性都高度依赖于沉积图案的形状和颗粒表面的纯净程度。
这项研究已于2026年5月29日发表在《Precision Engineering》期刊上。该研究得到了日本学术振兴会科研费（JSPS KAKENHI，项目编号JP22H01377和JP25K01136）以及日本学术振兴会（JKA）促进基金（项目编号2024M-394）的资助。金子新教授团队的这项技术为微器件的喷墨打印提供了一条无需化学添加剂的洁净路径，有望推动高性能传感器、柔性电子等前沿领域的制造工艺迈上新台阶。
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