近日，我院机械工程硕士研究生张艳青在高频按需喷墨打印领域取得研究进展，相关研究成果《通过喷管的轴向受迫振动实现高频按需喷射》(High-frequency jetting through axial forced vibration of jet tube)发表在《Physics of Fluids》期刊。Physics of Fluids是流体力学领域的国际知名期刊，目前影响因子为4.1（SCI二区）。该研究中硕士研究生张艳青为第一作者，通讯作者为我院张彦振教授、青年教师薛博策和博士研究生胡国放，中国石油大学（华东）为唯一署名单位和通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金，山东省优秀青年基金以及“泰山学者”青年专家计划等项目的资助。
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通过驱动喷管进行轴向往复运动可以实现按需喷射，对于这种新的喷射方法已经有学者对其喷射机理进行了详述阐明，然而这种方式能否实现高频喷射尚未得到验证。
本文针对驱动喷管往复运动实现高频按需喷射的可行性进行了研究。测量了高频驱动信号下喷管的位移曲线，并观测了对应的喷射过程，验证了该方式实现高频喷射的可行性，并进行了定性和定量分析。发现当向压电陶瓷输入多个周期的高频驱动信号时，可以实现频率高达10 kHz的可重复喷射。并且在多个周期的高频驱动信号作用下，喷管进行受迫振动，引发喷射，与输入单个周期的驱动信号相比，前者实现喷射所需的信号幅值更小。此外，还发现射流速度与喷管速度存在较好的线性关系。
本研究所提出的高频喷射方法可喷射生物墨水以及高温的熔融金属等材料，在生物3D打印、以及金属增材制造等领域具有广阔的应用前景。
论文链接：https://doi.org/ 10.1063/5.0253388
