什么是声波点胶？

声波点胶是一种利用高频声波或超声波驱动液体形成微小液滴的非接触式点胶技术。它不一定依靠撞针、活塞或气压直接挤出胶液，而是将声能聚焦到液体表面或喷嘴区域，使液面振动、变形并喷出液滴。

声波点胶主要包括聚焦声波液滴喷射和表面声波点胶两类。前者将声能聚焦到储液容器的液面，可在没有传统喷嘴接触液体的情况下喷出微量液滴；后者利用压电基材产生表面声波，再将声能传递给胶液。

声场是如何产生的？

声波点胶系统通常由压电换能器、信号发生器、功率驱动器、供液装置、运动平台和控制软件组成。

控制器向压电换能器输入高频电信号后，压电材料产生周期性振动，并形成体声波或表面声波。声波进入液体后，会产生周期性的压力变化、声辐射力和液体内部流动，从而改变液面的形状和运动状态。

在表面声波系统中，声波通常沿压电基材表面传播，并在接触液体后将部分能量耦合到液体内部。

声场如何使液滴形成？

静止液面通常由表面张力维持稳定。当声场作用于液体时，液面会产生振动和毛细波。

随着声场强度增加，液面振幅不断增大并形成局部凸起。当声辐射压力和液体惯性力超过表面张力后，凸起顶部会形成细小液柱，液柱进一步拉伸并断裂，最终形成独立液滴。

如果声场能量继续增大，液体可能从单滴喷射转变为连续射流或雾化。因此，声波点胶的关键不是简单提高功率，而是使声场能量恰好达到稳定液滴分离所需的范围。表面声波的频率、输入功率和供液流量均会改变液滴或雾滴尺寸。

如何控制液滴大小和喷射频率？

液滴大小主要受到声波频率、振动幅值、脉冲宽度、聚焦位置、供液量以及液体黏度、密度和表面张力影响。

提高声场强度可以增强液面变形，但能量过大会造成液滴破碎和飞溅；脉冲时间过短可能无法喷出液滴，过长则可能形成连续射流。通过控制声波脉冲的持续时间和重复频率，可以实现按需喷射，并调节单次液滴体积。

已有声学液滴喷射系统能够实现皮升级至微升级液滴，并达到较高喷射频率，但具体性能取决于换能器结构、驱动信号和液体性质。

声波点胶有哪些优势？

声波点胶具有非接触、机械磨损小、液滴体积可调和污染风险较低等特点。部分聚焦声波系统无需传统毛细喷嘴，可以减少喷嘴堵塞和交叉污染。

该技术适合生物试剂、功能墨水、低至中粘度胶水及微量材料分配，在微流控、生物检测、电子印刷和精密封装领域具有应用潜力。

声波点胶面临哪些难点？

声波点胶对液体粘度、表面张力、声阻抗和颗粒特性较为敏感。高黏度、含大颗粒或容易固化的胶水，可能出现声能传递不足、液滴难以分离和喷射不稳定等问题。

此外，声场聚焦、换能器发热、液面高度变化和连续供液都会影响喷射一致性。因此，声波点胶目前更适合特定微量流体，并不能完全替代压电喷射阀和容积阀。

MARCO（北京）如何研究声波点胶？

MARCO（北京）围绕压电换能、声场聚焦、微量供液、液面振动和运动控制开展声波点胶研究，并分析声波频率、驱动功率、脉冲时间与液体性质之间的关系。

MARCO（北京）将声波点胶与压电喷射、精密容积点胶和EHD技术形成互补，探索更小胶点、更低机械磨损和新型功能材料的精密沉积方法。

结论

声波点胶是利用声场驱动液面振动，并通过声辐射力、液体惯性力与表面张力之间的平衡形成液滴的非接触式点胶技术。

MARCO（北京）通过声场控制、微量供液和流体工艺的协同研究，推动声波点胶从液滴形成实验向稳定、可控的精密制造工艺发展。