一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于先进制造技术领域，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法，基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上打印出两个具有一定间距的三维黏性支座，再在三维黏性支座打印上纳米尺度高粘连续射流，纳米尺度高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移台可将脱衬底纳米线转移到所需的结构中。电射流打印方法结合激光切割制造脱衬底纳米线，具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势，为基于脱衬底纳米线为核心感知单元的高性能纳米器件的低成本、快速制造提供有效途径。

【技术实现步骤摘要】
一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法
本专利技术属于先进制造
，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。
技术介绍
微纳结构作为高性能微纳器件的传感/执行单元已被大量研究，并广泛应用在如高灵敏传感器、高分辨率显示器/探测器和大容量电容器等微纳器件中。纳米线具有高灵敏、大比表面积和高结晶质量等突出性质，基于纳米线的器件在磁、光、电、热、力等方面展示出显著的奇异特性，在环境监测、能源电子、生物医疗等领域逐步展现出巨大的应用前景。脱衬底纳米线不仅可以免除衬底的束缚获得更加突出的性能，还可以通过微操作将其转移到需要的指定位置。多种制备脱衬底纳米线的方法已被开发出来，例如聚焦电子束诱导沉积、聚焦离子束光刻等。然而，这些方法通常涉及复杂的处理步骤，既费时又昂贵。水热法是高效制备垂直纳米线阵列的常用方法，结合合理的微纳操作可以将垂直纳米线制备成脱衬底纳米线，但水热法工艺复杂，需要严格控制工艺参数，另外制备过程中高温会对纳米结构的性能造成一定影响。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述脱衬底纳米线制造技术的不足，专利技术一种脱衬底纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱衬底纳米线的打印制造装置，其包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块；其特征在于，所述的打印制造模块包括X-Y运动轴(1)、衬底(2)、高清CCD相机(3)、高压电源(4)、精密注射泵(5)、微量注射器(6)、脱衬底纳米线溶液(7)、连接导管(8)、微纳喷针(9)、导电喷针夹具(10)、Z运动轴(11)、纳米尺度高粘连续射流(12)、纳米简支梁(13)、三维黏性支座(14)、支座溶液(19)、支座溶液射流(20)和支座溶液液滴(21)；所述的X-Y运动轴(1)上方固定有衬底(2)，X-Y运动轴(1)带动衬底(2)在平面内移动；所述的精密注射泵(5)上方固定有微量注射器(6)，微量...

【技术特征摘要】
1.一种脱衬底纳米线的打印制造装置，其包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块；其特征在于，所述的打印制造模块包括X-Y运动轴(1)、衬底(2)、高清CCD相机(3)、高压电源(4)、精密注射泵(5)、微量注射器(6)、脱衬底纳米线溶液(7)、连接导管(8)、微纳喷针(9)、导电喷针夹具(10)、Z运动轴(11)、纳米尺度高粘连续射流(12)、纳米简支梁(13)、三维黏性支座(14)、支座溶液(19)、支座溶液射流(20)和支座溶液液滴(21)；所述的X-Y运动轴(1)上方固定有衬底(2)，X-Y运动轴(1)带动衬底(2)在平面内移动；所述的精密注射泵(5)上方固定有微量注射器(6)，微量注射器(6)抽取一定量的支座溶液(19)，借助精密注射泵(5)的推压力通过连接导管(8)将支座溶液(19)输送至微纳喷针(9)内；所述的微纳喷针(9)安装在导电喷针夹具(10)上，导电喷针夹具(10)固定在Z运动轴(11)上，微纳喷针(9)可以随Z运动轴(11)在垂直方向上移动；所述的高清CCD相机(3)观测脱衬底纳米线的打印制造过程；所述的高压电源(4)输出端连接导电喷针夹具(10)，高压电源(4)向微纳喷针(9)施加高电压，此时微纳喷针(9)与衬底(2)间形成空间电场，微纳喷针(9)内的支座溶液(19)微纳喷针(9)出口处形成微纳米尺度支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)；所述的支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发，黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座(14)；所述的三维黏性支座(14)个数为两个，两个三维黏性支座(14)之间具有一定的间距；所述的三维黏性支座(14)的黏度可通过调节支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)的喷射时间和层间叠加的周期实现；所述的脱衬底纳米线溶液(7)被吸入到微量注射器(6)内，借助精密注射泵(5)、连接导管(8)将脱衬底纳米线溶液(7)输送至微纳喷针(9)内，脱衬底纳米线溶液(7)在多力复合作用下于微纳喷针(9)出口处形成纳米尺度高粘连续射流(12)，具有一定速度的纳米尺度高粘连续射流(12)喷射、搭在两个三维黏性支座(14)上方；纳米尺度高粘连续射流(12)和三维黏性支座(14)充分黏合、固化，形成纳米简支梁(13)；
所述的激光切割模块包括激光束(18)和脱衬底纳米线(15)；所述的激光束(18)为两个，两个高功率密度的激光束(18)可产生数千摄氏度的局部高温，且同时照射三维黏性支座(14)内侧的纳米简支梁(13)，使纳米简支梁(13)两侧瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线(15)；所述的高清CCD相机(3)观察激光束(18)切割纳米简支梁(13)的情况，并调节激光束(18)的参数，以保证纳米简支梁(13)两端同时被切断；
所述的承接转移模块包括承接转移台(16)和承接转移台控制系统(17)；所述的承接转移台(16)位于纳米简支梁(13)下方且位于两个三维黏性支座(14)的内侧；所述的承接转移台控制系统(17)控制承接转移台(16)的运动，在激光束(18)切割纳米简支梁(13)之前，承接转移台控制系统(17)精细控制承接转移台(16)的移动，直至接触纳米简支梁(13)的下表面，由两个激光束(18)切割纳米简支梁(13)两侧获得的脱衬底纳米线(15)落至承接转移台(16)上，控制承接转移台(16)可以将脱衬底纳米线(15)移动到所需位置；所述的高清CC...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，张方圆，刘涛，韩小帅，刘麦祺，王晓英，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33