一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置及方法，包括：应变施加机构，应变施加机构用于设置样品的空间下方设有移印台，移印台与第一升降部件连接；刮涂机构，包括刮涂平台和刮刀，刮涂平台设置在应变施加机构一侧，刮刀与安装在刮涂平台的第一直线驱动部件连接以实现直线往复运动；移印机构，包括设置在应变施加机构和刮涂机构上方的移印头，移印头通过第二升降部件与第二直线驱动部件连接以实现将刮涂平台上的镀膜材料移印至应变施加机构固定的样品表面，采用本发明专利技术的装置自动化程度高，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置及方法


[0001]本专利技术涉及微纳结构制造
，具体涉及一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]褶皱结构是一种特殊的正弦状微纳结构，对于硬质薄膜
‑
柔软基底系统，当内部应力积累，表面失稳产生褶皱图案。在柔性电子器件、仿生功能表面、材料性质表征等方面有巨大的潜在应用价值。调控其制造工艺能够有效的促进其应用和发展。
[0004]通过机械拉伸对基底施加预应变是构建褶皱结构的有效方法。对柔软基底施加应变，通过蒸镀、涂布、自组装等方法在基底表面附着一层硬质薄膜，当应变释放后，由于模量不匹配，形成褶皱状微纳结构。现有薄膜
‑
柔软基底系统的制备中，一般是采用拉伸设备对基底施加预应力，然后将整个拉伸设备移入到镀膜设备中，操作复杂，效率低，而且镀膜设备会对拉伸设备的工作产生影响，因此目前并不存在一种能够连续性自动进行基底拉伸施加预应力然后自动镀膜的设备，制约了褶皱结构的发展和应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种预应变辅助的微纳结构制造装置，工作效率高，实现了预应力施加和镀膜的连续进行，推动了褶皱结构的发展和应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案
[0007]本专利技术的实施例提供了一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，包括：
[0008]应变施加机构，应变施加机构用于设置样品的空间下方设有移印台，移印台与第一升降部件连接；
[0009]刮涂机构，包括刮涂平台和刮刀，刮涂平台设置在应变施加机构一侧，刮刀与安装在刮涂平台的第一直线驱动部件连接以实现直线往复运动；
[0010]移印机构，包括设置在应变施加机构和刮涂机构上方的移印头，移印头通过第二升降部件与第二直线驱动部件连接以实现将刮涂平台上的镀膜材料移印至应变施加机构固定的样品表面。
[0011]可选的，所述应变施加机构包括多个沿圆周分布的应变施加组件，多个应变施加组件均与圆弧型导轨滑动连接，应变施加组件包括丝杠传动机构，丝杠传动机构与固定块连接，固定块固定有样品夹持部件。
[0012]可选的，刮刀与第三升降部件连接，第三升降部件与刮刀滑块连接，刮刀滑块与刮涂导轨滑动连接，刮涂导轨通过支撑座与刮涂平台固定，刮涂滑块与第一直线驱动部件连接。
[0013]可选的，第三升降部件设置多个，多个第三升降部件的升降部分均与刮刀连接。
[0014]可选的，第三升降部件采用微分头。
[0015]可选的，第二升降部件与移印滑台固定连接，移印滑台与移印导轨滑动连接，移印导轨固定于机架，移印滑台与固定于机架的第二直线驱动部件连接。
[0016]可选的，第一直线驱动部件和第二直线驱动部件的输出运动方向相互垂直。
[0017]可选的，还包括紫外光源，紫外光源移印机构一侧，且与光源导轨滑动连接，光源导轨的布置方向与第二直线驱动部件的输出运动方向相同。
[0018]第二方面，本专利技术的实施例提供了一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置的工作方法，包括以下步骤：
[0019]利用应变施加机构固定柔性材料制成的样品，并对样品施加设定的预应力，移印台在第一升降部件的作用下起升直至与样品底面接触；
[0020]在刮涂平台上加入镀膜材料，第一直线驱动部件工作，将镀膜材料刮平至设定厚度；
[0021]第二直线驱动部件工作，将移印头移动至刮涂平台上方，第二升降部件工作，移印头下降，吸附刮涂平台上的镀膜材料，吸附完成后第二升降部件将以移印头提升，第二直线驱动部件工作，将移印头移动至样品上方，第二升降部件工作，移印头与样品接触，将镀膜材料印刷在样品表面；
[0022]带镀膜材料固化后，移印台远离样品，应变施加机构释放样品应变。
[0023]可选的，所述镀膜材料采用树脂类材料。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]1.本专利技术的制造装置，具有移印头，移印头通过第二升降部件与第一升降部件连接，能够将刮涂平台上的镀膜材料移印至应力施加机构的样品表面，应力施加机构能够对样品施加设定的应力，从而实现了样品施加应力和镀膜的连续化进行，无需对设备进行转移，只需要一套设备即可完成两项工序，操作简单，方便，工作效率高，能够保证褶皱结构的快速顺畅制造。
[0026]2.本专利技术的制造装置，具有多个应变施加组件，应变施加组件与圆弧型轨道滑动连接，能够调节应变施加角度，实现了多轴应变施加，而且应变施加组件采用了丝杠传动机构，应变的大小和施加速度能够全程精准调控，有效提升了微结构成形的可控性。
[0027]3.本专利技术的制造装置，刮刀与微分头连接，能够实现镀膜材料的厚度的精准调控，降低了制备的薄膜的厚度，降低了微结构的尺度。
[0028]4.本专利技术的制造装置，具有紫外灯源，且紫外灯源能够移动，能够实现镀膜材料不同的固化程度，加快了薄膜的制备，提升薄膜的性能。
附图说明
[0029]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0030]图1为本专利技术实施例1整体结构轴测图；
[0031]图2为本专利技术实施例1整体结构主视图；
[0032]图3为本专利技术实施例1应变施加机构俯视图；
[0033]图4为本专利技术实施例1刮涂机构侧视图；
[0034]图5为本专利技术实施例1移印机构主视图；
[0035]图6为本专利技术实施例2制作出的褶皱形式微纳结构图；
[0036]图7为本专利技术实施例7制作出的褶皱形式微纳结构图；
[0037]其中，1.机架，2.应变施加机构，3.刮涂机构，4.移印机构，5.紫外光源，6.图案化模板；
[0038]2‑
1.第一圆弧型导轨，2
‑
2.第二圆弧型导轨，2
‑
3.底座，2
‑
4.电机，2
‑
5.丝杠，2
‑
6.丝杠滑块，2
‑
7.固定块，2
‑
8.固定夹，2
‑
9.移印台；
[0039]3‑
1.刮涂平台，3
‑
2.刮刀，3
‑
3.微分头，3
‑
4.刮刀滑块，3
‑
5.刮涂导轨，3
‑
6.支撑座，3
‑
7.同步带传动机构；
[0040]4‑
1.移印头，4
‑
2.升降气缸，4
‑
3.移印滑台，4
‑
4.移印导轨，4
‑
5.气缸。
具体实施方式
[0041]实施例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于，包括：应变施加机构，应变施加机构用于设置样品的空间下方设有移印台，移印台与第一升降部件连接；刮涂机构，包括刮涂平台和刮刀，刮涂平台设置在应变施加机构一侧，刮刀与安装在刮涂平台的第一直线驱动部件连接以实现直线往复运动；移印机构，包括设置在应变施加机构和刮涂机构上方的移印头，移印头通过第二升降部件与第二直线驱动部件连接以实现将刮涂平台上的镀膜材料移印至应变施加机构固定的样品表面。2.如权利要求1所述的一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于，所述应变施加机构包括多个沿圆周分布的应变施加组件，多个应变施加组件均与圆弧型导轨滑动连接，应变施加组件包括丝杠传动机构，丝杠传动机构与固定块连接，固定块固定有样品夹持部件。3.如权利要求1所述的一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于，刮刀与第三升降部件连接，第三升降部件与刮刀滑块连接，刮刀滑块与刮涂导轨滑动连接，刮涂导轨通过支撑座与刮涂平台固定，刮涂滑块与第一直线驱动部件连接。4.如权利要求3所述的一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于，第三升降部件设置多个，多个第三升降部件的升降部分均与刮刀连接。5.如权利要求3所述的一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于，第三升降部件采用微分头。6.如权利要求1所述的一种预应变辅助的褶皱形式微纳结构制造装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成鹏，季金，杨少华，窦建淇，汪涛，王虎，梁允豪，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：