[发明专利]一种用于柔性微纳器件结构加工的设备

说明书

本发明公开了一种用于柔性微纳器件结构加工的设备。本发明包括成型腔体装置和离心装置。成型腔体装置包括固定连接的下层成型结构和上层成型结构，材料为硬质玻璃板材。下层成型结构的本体平面中心位置开有圆形凹槽,上层成型结构的本体平面上开有通槽。下层成型结构的圆形凹槽与上层本体底面配合，形成柔性材料填充腔；上层成型结构的通槽与下层本体顶面配合，形成柔性材料注入通道；柔性材料填充腔通过柔性材料注入通道与成型腔体装置外空间相通。离心装置包括离心箱和离心电机，离心箱为温度可控的密闭箱体。本发明具有制备速度快，加工精度高，加工成本低，使用范围广等特点。

技术领域

本发明属于高精度柔性微纳结构加工制造领域，具体涉及一种通用的用于柔性微纳器件结构加工的设备。

背景技术

随着微纳结构器件，特别是柔性微纳器件技术的发展，对柔性微纳结构的制造需求越来越大。当前对于微纳结构器件加工的主要方法有，传统的光刻技术，电子束(EBL)成形及离子束(FIB)刻蚀等成型技术。这些方法主要是针对传统固态微纳器件的加工制造，但是对柔性微纳器件的加工支持有一定的限制，传统光刻技术对结构材质有所要求，电子束及离子束成形方法虽然加工精度高，适用范围广，但是加工成本较为昂贵。目前针对柔性微纳结构器件的加工设备研发，国内外有一些尝试，但是由于柔性微纳器件的加工过程中容易有气泡产生，导致样品质量难以保证，而且制备过程中存在精度难以保证，制备时间长等问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于柔性微纳器件结构加工的设备。

本发明包括成型腔体装置和离心装置。

所述的成型腔体装置包括下层成型结构和上层成型结构；下层成型结构和上层成型结构均为硬质玻璃板材。

所述的下层成型结构包括下层本体，下层本体的平面中心位置开有圆形凹槽,下层本体平面的每个转角附近均匀开有下层螺孔。

所述的上层成型结构包括上层本体，上层本体的平面上开有通槽；通槽的一端位于上层本体的一侧，形成开放端，另一端位于位于上层本体平面内，为封闭端；上层本体平面的每个转角附近均匀开有上层螺孔。

所述的下层本体和上层本体的平面形状和投影面积相同；下层螺孔和上层螺孔数量相同、位置对应。

所述的下层成型结构和上层成型结构通过螺钉固定连接；下层成型结构的圆形凹槽与上层本体的底面配合，形成柔性材料填充腔；上层成型结构的通槽与下层本体的顶面配合，形成柔性材料注入通道；柔性材料填充腔通过柔性材料注入通道与成型腔体装置外空间相通；沿柔性材料填充腔侧壁设置有密封圈。

所述的离心装置包括离心箱和离心电机，离心箱为温度可控的密闭箱体，离心电机设置在离心箱内，离心支架的中心与离心电机的动力输出轴连接，成型腔体装置放在离心支架的置物架内。

进一步，所述的下层本体的底面和上层本体的顶面为矩形、正方形或正多边形。

进一步，所述的圆形凹槽的直径为100mm～300mm，深度为2～3mm。

进一步，所述的离心电机转速为500rpm～5000rpm。

本设备中采用密闭模具，结合离心机同时实现温控加工的办法。通过密封模具的办法可以保证微纳器件的加工精度，采用离心加工的方式，可以保证所加工的柔性微纳器件不含气泡从而提高器件品质，结合温度控制的手段，可以实现柔性微纳结构器件的快速加工。

与现有技术相比，本发明有如下效果：

本发明可以通过密封固定微结构模板保证柔性微纳结构的形成精度。通过控制离心速度和柔性微纳结构的成型期间的腔体温度，可以保证柔性微纳结构的质量并缩短制造时间。这种方式可以被拓展用于各种柔性材料具有较广的应用范围。