The invention discloses a device and a method for preparing a three-dimensional micro nano structure devices, the device comprises a micro tube, container, electroplating plating of three-dimensional micro nano structure substrates, three axis moving device, power supply and control system; the inner pipe is provided with a micro electroplating electroplating solution, the vessel is not compatible with plating liquid, the substrate is placed in the container, the electroplating solution for electroplating plating three-dimensional micro nano structure devices, the micro electroplating tube is immersed in liquid in the container; the plating liquid and the substrate are respectively connected with the power supply, through the implementation of the growth of the three-dimensional micro electroplating electroplating solution nano structure on the substrate; connecting the three axis of the mobile device and control system for micro control between the tube and the substrate plating the relative position and movement speed. The invention can effectively limit the electroplating liquid in a particular space range and maintain very good localization.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维微纳结构器件的制备装置及方法,属于三维微纳结构器件制备
技术介绍
如今许多设备逐渐走向微型化,而设备微型化离不开其中零部件的微型化,传统的材料制备成型方法诸如切削、冲压等加工方法无法从精度和尺寸上达到微纳结构,显然已经逐渐不适合用于微型化零部件的加工成型。超精密切削加工技术是一种可以实现微米级别加工的技术,它基于传统切削加工方法发展起来的,又与传统的切削有很大不同。首先,超精密切削加工过程需要克服待加工材料原子之间的结合力,这会在刀刃产生很大的应力和温度,目前只有单晶金刚石刀具可以满足这一要求。其次,超精密切削加工需要用到微米级别的金刚石刀具,刀具本身的尺寸限制了此工艺的加工尺寸,也导致此工艺无法进一步微细化。相比起传统的加工工艺,在电沉积制造过程中,材料的制备成型均是以离子的尺度进行的,金属离子的尺寸在十分之一纳米甚至更小,因此电沉积制造技术这种加工方法使得它在微纳米结构材料制备领域有着极其大的潜能。电化学制造中基于阴极沉积的增材制造技术被称为电铸,在电铸过程中,电镀液中的金属离子不断向阴极迁移,并沉积在阴极衬底上,直到达到所需要的厚度。然后,沉积层可以被机械等方法剥离,即获得所需的金属制品。电铸具有无损耗、表面无应力、加工表面质量好、与零件材料硬度无关等优点。虽然电铸技术理论上在微纳结构材料加工上具有极大的优势,但是传统电化学加工的加工定域性很差,这限制了它的微纳尺度加工能力。加工定域性是指加工区和非加工区材料去除量的比值。在电沉积过程中,对于有电镀液的阴极表面,只要有电流通过,就会发生金属沉积,这些沉积的区域可能不仅 ...
【技术保护点】
一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:包括微型电镀管、容器、待镀三维微纳结构器件生长的衬底、三轴移动装置、电源以及控制系统;所述微型电镀管内装有电镀液,所述容器内装有与电镀液不相溶的液体,所述衬底放置在容器内,所述电镀液为待镀三维微纳结构器件的电镀液,所述微型电镀管浸入在容器内的液体中;所述电镀液和衬底分别与电源连接,通过微型电镀管中的电镀液在衬底上实现三维微纳结构器件的电镀;所述三轴移动装置与控制系统连接,用于控制微型电镀管与衬底之间的相对位置以及移动速度。
【技术特征摘要】
1.一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:包括微型电镀管、容器、待镀三维微纳结构器件生长的衬底、三轴移动装置、电源以及控制系统;所述微型电镀管内装有电镀液,所述容器内装有与电镀液不相溶的液体,所述衬底放置在容器内,所述电镀液为待镀三维微纳结构器件的电镀液,所述微型电镀管浸入在容器内的液体中;所述电镀液和衬底分别与电源连接,通过微型电镀管中的电镀液在衬底上实现三维微纳结构器件的电镀;所述三轴移动装置与控制系统连接,用于控制微型电镀管与衬底之间的相对位置以及移动速度。2.根据权利要求1所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述微型电镀管包括微型管、参比电极和对电极,所述微型管内装有电镀液、参比电极和对电极,对电极与电源正极连接;所述衬底可水平放置、倾斜放置或竖直放置,该衬底为工作电极,与电源负极连接;所述微型电镀管与衬底之间相互垂直或成一倾斜的角度。3.根据权利要求2所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述微型管的材质采用玻璃、石英、铂、不锈钢、钛、银或待镀金属;所述参比电极为浸入电镀液中的独立电极,采用甘汞电极、银-氯化银电极、铜-硫酸铜电极、醌氢醌电极或固体参比电极;所述对电极为浸入电镀液中的独立电极或镀在微型管内表面的薄膜,对电极采用金、银、铂、不锈钢、钛、石墨或待镀金属制成的电极。4.根据权利要求2所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述微型管的管口横切面直径在10nm-1mm之间,管口的类型包括阶梯状管口、平面状管口、斜口管口和尖口管口,管口截面形状包括圆形、椭圆形和多边形。5.根据权利要求1所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述电镀液为水相电镀液或油相电镀液,当电镀液为水相电镀液时,容器内的液体为与水相电镀液不相溶的有机液体,当电镀液为油相电镀液时,容器内的液体为与油相电镀液不相溶的水性液体。6.根据权利要求5所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述有机液体为烃类液体、醚类液体、酯类液体、硅油、矿物油或油脂。7.根据权利要求1所述的一种三维微纳结构器件的制备装置,其特征在于:所述电镀液为待镀金属及其合金、半导体材料、高分子材料和复合材料的电镀液;其中,所述复合材料为金属、半导体和高分子之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员:任山,孟嘉欣,洪澜,孟跃中,肖敏,王拴紧,韩冬梅,
申请(专利权)人:中山大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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