[发明专利]一种嵌入式叠层结构制备装置及方法

权利要求书

1.一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征是，包括：上层喷头、下层喷头、单刃刀片、上层储液箱、上层溶液泵、下层储液箱、下层溶液泵、运动平台、基底、高压电源和运动平台驱动器；

上层喷头与下层喷头竖直平行设置；单刃刀片设于下层喷头水平侧面且单刃刀片的刀尖低于下层喷头；所述下层喷头与单刃刀片的刀尖都插入基底；所述上层喷头、下层喷头与单刃刀片设置于同一水平直线上；所述上层喷头的下端与基底上表面之间保持预设高度的间距；上层储液箱、上层溶液泵和上层喷头三者连通，上层溶液泵将上层溶液输送至上层喷头；下层储液箱、下层溶液泵和下层喷头三者连通，下层溶液泵将下层溶液输送至下层喷头；

所述运动平台设置于上层喷头与下层喷头正下方，并且所述运动平台与所述运动平台驱动器连接，通过运动平台驱动器编程实现运动平台按照预设路径和速度在XYZ轴方向上移动；基底可固定设于运动平台上表面；

所述上层喷头与下层喷头均由导电材料制成，所述上层喷头与所述下层喷头分别与高压电源电性连接且两者电性相反。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，所述上层喷头、下层喷头，两者平行竖直设置，内径范围均为50μm～1500μm，下层喷头低于上层喷头10μm～3000μm。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，所述单刃刀片的刀尖低于下层喷头10μm～3000μm，刀刃长度范围为2mm～50mm，刀刃夹角α值范围为10°～60°。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，上层溶液泵将上层溶液输送至上层喷头，流量范围为10μl/hr～10ml/hr。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，下层溶液泵将下层溶液输送至下层喷头，流量范围为10μl/hr～10ml/hr。

6.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，上层喷头与基底的间距范围为5μm～2000μm，下层喷头插入基底部分的深度范围为5μm～3000μm，单刃刀片的刀尖插入基底部分的深度范围为5μm～5000μm。

7.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，还包括静电屏蔽罩，所述静电屏蔽罩由绝缘材料制成，其垂直设置于上层喷头的环形外围且静电屏蔽罩的下端不触及基底。

8.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，所述高压电源输出电压的绝对值在0kV至30kV之间。

9.根据权利要求1所述的一种嵌入式叠层结构制备装置，其特征在于，所述装置还包括工业相机和显示器，所述工业相机正对上层喷头，即时将直写图像传输到所述显示器进行显示和存档。

10.一种嵌入式叠层结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.采用如权利要求1～9中任意一项权利要求所述的嵌入式叠层结构制备装置，将上层溶液装入上层储液箱，将下层溶液装入下层储液箱，将基底安装固定于运动平台上；

步骤2.开启上层溶液泵，设定上层溶液泵对上层喷头的供液速度；

步骤3.开启下层溶液泵，设定下层溶液泵对下层喷头的供液速度；

步骤4.开启高压电源，设定正极和负极的输出电压值；

步骤5.开启运动平台，沿着Z轴移动，使下层喷头及单刃刀片分别以设定深度插入基底内部；

步骤6.设定运动平台沿刀刃反方向的移动速度及路径；

步骤7.开启运动平台，此时单刃刀片在基底上制备出沟槽，同时下层喷头向沟槽内填充下层溶液，形成下层结构，随后再由上层喷头向下层结构上表面沉积电性相反的上层溶液，形成上层结构；

步骤8.停止所有装置。