一种基于毛细力辅助注模技术制作云纹光栅的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于毛细力辅助注模技术制作云纹光栅的方法，属于云纹光栅的制作技术领域，包括：对试件的表面进行抛光；超声洗清洗试件，去除试件表面油污；将具有云纹光栅结构的软模板的表面与试件抛光的表面接触，保证两表面接触充分；在软模板上的云纹光栅结构与试件抛光表面形成的空腔开口侧滴入胶水，该空腔内壁与胶水间的毛细力辅助胶水填充空腔，完成注模；根据胶水的性质，采用相应条件使胶水固化；将软模板与试件分离，此时胶水固结在试件表面；利用胶水作为掩膜刻蚀试件，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅；或在试件表面镀膜，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅。该方法加工效率高，面积大，工艺简单。适合制作不同测试环境的光栅。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于云纹光栅的制作
，包括：对试件的表面进行抛光；超声洗清洗试件，去除试件表面油污；将具有云纹光栅结构的软模板的表面与试件抛光的表面接触，保证两表面接触充分；在软模板上的云纹光栅结构与试件抛光表面形成的空腔开口侧滴入胶水，该空腔内壁与胶水间的毛细力辅助胶水填充空腔，完成注模；根据胶水的性质，采用相应条件使胶水固化；将软模板与试件分离，此时胶水固结在试件表面；利用胶水作为掩膜刻蚀试件，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅；或在试件表面镀膜，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅。该方法加工效率高，面积大，工艺简单。适合制作不同测试环境的光栅。【专利说明】
本专利技术属于云纹光栅的制作
，特别涉及。
技术介绍
在被测物体(试件)表面制作的光栅作为试件变形的载体，广泛应用在云纹干涉法和几何云纹法中。传统的机械刻划制栅法是利用刻纹机在试件表面刻划出一条一条的沟槽，这种方法加工效率低，并且很难制作高频率的光栅。全息光刻法是继机械刻划法后发展起来的一种光栅制作方法，它适合大面积制作高频率光栅，其将光栅制作技术向前推进了一大步，但全息光刻法的不足限制了它的推广应用:所需光学元件较多，光路复杂，实施困难，而且效率低(石玲，戴福隆.试件栅刻蚀技术研究.实验力学，1996 (01): 18-23.)。近年来，随着电子显微镜逐渐用于微加工领域，开始利用电子束或聚焦离子束在试件表面刻蚀微米或纳米量级的栅线形成云纹光栅结构，但该方法效率低，成本高(谢惠民，戴福隆，岸本哲，张维.电子束刻蚀法制作微米/亚微米云纹光栅技术，光学技术，2000, 26(6):526-528 ;朱建国，李艳杰，王庆华，谢惠民.基于FIB的微观变形载体制作技术研究及应用，实验力学，2013，28 (2): 151-157)。纳米压印技术是新兴的微加工技术，采用该技术制作光栅具加工速度快，面积大，重复性好，但纳米压印设备成本高，对加工环境要求高，压印后有残胶。毛细力辅助注模技术是Whitesides等人于1995年提出的一种微制造技术(Prebiotic, R.N.A.Polymer microstructures formed by moulding in capillaries.Nature, 1995, 376:581.)。该技术所用模板是表面带有微结构的软模板，其主要制造过程如下:将软模板与试件表面接触，所述软模板表面的微结构与试件表面形成空腔；在空腔的开口处滴胶水，胶水在与空腔内壁间的毛细力的辅助下完成注模；待胶水固化后脱去软模板(脱模)，所述的微结构便被制作到试件表面上。该技术要求软模板表面能低，以便于脱模，同时要求胶水粘度低，便于注模。在该技术中，常用的胶水为紫外线固化胶或热固化胶。该技术无需复杂的加工设备，操作简单，可在短时间内大面积制造微结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提供。该方法采用软模板和毛细力辅助注模技术，无残胶，因此消除了残胶对后续刻蚀或镀膜的影响，适合制作不同测试环境的光栅，如高温环境、腐蚀环境。同时，该方法加工效率高，面积大，工艺简单。本专利技术提出的，其特征在于，该方法包括以下步骤:I)对试件的表面进行抛光；2)超声洗清洗试件，去除试件表面油污；3)将具有云纹光栅结构的软模板的表面与试件抛光的表面接触，保证两表面接触充分；4)在软模板上的云纹光栅结构与试件抛光表面形成的空腔开口侧滴入胶水，该空腔内壁与胶水间的毛细力辅助胶水填充空腔，完成注模；5)根据胶水的性质，采用相应条件使胶水3固化；6)将软模板与试件分离，此时胶水固结在试件I表面；7)利用胶水作为掩膜刻蚀试件，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅；或在试件表面镀膜，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅。所述的刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:该方法无残胶，可以直接刻蚀或镀膜；不需要复杂的加工设备，工艺简单，成本低；加工效率高，面积大；根据试件I的材质和膜4的材料，该方法可以制作适合不同测试环境的光栅，如高温环境，腐蚀环境。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的工艺流程图。图2为本方法中软模板2与试件I充分接触示意图。图3为本方法中胶水3填充空腔(注模)示意图。图4为本方法中胶水3固结在试件I表面示意图:(a)三维图；(b)截面图。图5为本方法中试件I刻蚀示意图:(a)刻蚀；(b)除去胶水。图6为本方法中试件I镀膜示意图:(a)镀膜；(b)除去胶水。图中:1_试件;2_软模板;3_胶水；4~膜。【具体实施方式】现结合附图以制作单向光栅为实施例对本专利技术【具体实施方式】作进一步说明。本专利技术提出的，其特征在于，该方法如图1所示，包含如下步骤:I)对试件I的表面进行抛光(如机械抛光、化学抛光或化学机械抛光等);2)超声洗清洗试件1，去除试件表面油污；3)将软模板2的云纹光栅结构表面与试件I抛光的表面接触，(如用平板或圆棒在软模板2上轻压)保证接触充分，如图2所示；4)在软模板2上的云纹光栅结构与试件I抛光表面形成的空腔开口侧滴入胶水3(如紫外固化胶或热固化胶)，该空腔内壁与胶水3间的毛细力辅助胶水3填充空腔，完成注模，如图3所示；5)根据胶水3的性质，采用相应条件使胶水3固化(如紫外光或温度等)；6)将软模板2与试件I分离(脱模)，此时胶水3固结在试件I表面，如图4所示；7)利用胶水3作为掩膜刻蚀试件1，除去胶水3后在试件I表面形成云纹光栅，如图5所示；或在试件I表面镀膜4，除去胶水3后在试件I表面形成云纹光栅，如图6所示。所述的刻蚀采用干法刻蚀或湿法刻蚀。实施例1本实施例以刻有600线/mm正交云纹光栅结构的娃片为母版制作软模板2:用道康宁SYLGARD184硅橡胶按基本组分与固化剂10:1体积比均匀混合，浇到刻有云纹光栅结构的硅片表面，60°C固化2小时，脱模获得软模板2。本实施例方法具体包括以下步骤:I)米用机械抛光的方法,对试件I (本实施例为高温合金GH4037)的表面进行抛光。依次用400目、600目、800目、1000目、1200目、1500目和2000目砂纸抛光，更换砂纸的同时改变磨削方向，直到上一次磨削的痕迹被完全磨掉再更换砂纸；再用研磨膏进一步对试件进行抛光。2)将试件I浸在丙酮溶液中超声清洗15分钟，用清洁氮气吹干。3)将软模板2的云纹光栅结构面和试件I的抛光表面接触，用玻璃棒轻轻在软模板2上滚压保证接触充分。4)在软模板2上光栅结构与试件I抛光表面形成的空腔开口侧滴胶水3 (紫外固化胶，UV-15，Master Bond)，空腔内壁与胶水3间的毛细力辅助胶水3填充空腔，完成注模。5 )用紫外光对胶水3曝光5分钟，使胶水3固化。6)将软模板2与试件I分离(脱模)，此时胶水3固结在试件I表面；7)在试件I表面蒸镀IOOnm厚铬膜4，用丙酮除去胶水3，形成耐高温云纹光栅。用北京哈乐技术开发有限公司生产的云纹干涉仪测量试件I在不同服役温度下的弯曲变形，获得不同温度下高温合金GH4037的弯曲模量。实施例2本实施例以刻有1200线/mm单向光栅结构的硅片为母版制作软模板2:用道康宁SYLGARD184硅橡胶按基本组分与固化剂10:1体积比均匀混合，浇到刻有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于毛细力辅助注模技术制作云纹光栅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）对试件的表面进行抛光；2）超声洗清洗试件，去除试件表面油污；3）将具有云纹光栅结构的软模板的表面与试件抛光的表面接触，保证两表面接触充分；4）在软模板上的云纹光栅结构与试件抛光表面形成的空腔开口侧滴入胶水，该空腔内壁与胶水间的毛细力辅助胶水填充空腔，完成注模；5）根据胶水的性质，采用相应条件使胶水固化；6）将软模板与试件分离，此时胶水固结在试件表面；7）利用胶水作为掩膜刻蚀试件，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅；或在试件表面镀膜，除去胶水后在试件表面形成云纹光栅。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢惠民，戴相录，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：