[发明专利]声子光子复合作用下的电化学微增材制造装置及方法

权利要求书

1.声子光子复合作用下的电化学微增材制造装置，其特征在于，包括：隔振平台(1)、X轴移动系统(2)、Y轴移动系统(3)、Z轴移动系统(4)、电解池系统(5)、探针系统(6)、微控制器(7)、激光系统(8)以及超声系统(9)，所述X轴移动系统(2)安装在隔振平台(1)的台面上；所述Y轴移动系统(3)安装在X轴移动系统(2)上，Y轴移动系统(3)的输入端和X轴移动系统(2)的输入端均与微控制器(7)连接，Y轴移动系统(3)和X轴移动系统(2)构成平面二维移动机构；所述电解池系统(5)固定在Y轴移动系统(3)的顶部，在微控制器(7)驱动下，Y轴移动系统(3)和X轴移动系统(2)形成的平面二维移动机构带动电解池系统(5)按照预设运动轨迹在二维平面内运动，电解池系统(5)包括工作电极(501)、对电极(502)以及Ag/AgCl参比电极(503)，对电极(502)为槽型结构，工作电极(501)和Ag/AgCl参比电极(503)置于对电极(502)内部，工作电极(501)、对电极(502)和Ag/AgCl参比电极(503)形成三电极体系，并配置为对电极(502)和工作电极(501)之间施加电偏压，对电极(502)中填充有浸没工作电极(501)和Ag/AgCl参比电极(503)的稀硫酸，稀硫酸是浓度为51mM的稀硫酸，pH值为1至3；所述探针系统(6)的输入端与微控制器(7)连接，探针系统(6)包括微探针(601)和探针支架(602)，探针支架(602)固定在对电极(502)的内壁上，探针支架(602)上开设有探针孔；微探针(601)内部填充有硫酸铜溶液，微探针(601)的一端为尖端，微探针(601)的另一端固定在Z轴移动系统(4)上，微探针(601)的尖端穿过所述探针孔延伸至对电极(502)内，且位于稀硫酸液面以下，同时微探针(601)的尖端具有供硫酸铜溶液流出的孔道，微探针(601)与外界压力控制器连接，压力控制器用于控制硫酸铜溶液从微探针(601)的挤出量；所述Z轴移动系统(4)安装在隔振平台(1)的台面上，Z轴移动系统(4)的输入端与微控制器(7)连接，在微控制器(7)驱动下，Z轴移动系统(4)带动探针系统(6)沿竖直方向运动；所述激光系统(8)的输入端与微控制器(7)连接，激光系统(8)包括激光器、光纤(801)和光纤固定架(802)，光纤(801)的输入端与激光器的输出端连接，光纤(801)的输出端通过光纤固定架(802)到达对电极(502)内部，且位于稀硫酸液面以下；所述超声系统(9)包括超声振动头(901)，超声振动头(901)用于产生纳米级的超声振动幅值，超声振动头(901)的固定端固定在对电极(502)的侧壁上，超声振动头(901)的发射端伸入到稀硫酸内部进行振幅为200nm的高频振动。

2.根据权利要求1所述的声子光子复合作用下的电化学微增材制造装置，其特征在于：所述工作电极(501)为表面具有镀层的硅片，镀层厚度为100nm。

3.声子光子复合作用下的电化学微增材制造方法，其特征在于，该方法采用权利要求1或2所述的装置进行电化学微增材制造，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：

步骤一、配置浓度为51mM的稀硫酸，pH值调整为1至3，将配置好的稀硫酸填充到对电极(502)中直至完全浸没工作电极(501)和Ag/AgCl参比电极(503)；

步骤二、配置浓度为0.5M的硫酸铜溶液，并将配置好的硫酸铜溶液装入微探针(601)中；

步骤三、建立要打印的三维微结构表面模型，编制打印程序，并存储到微控制器(7)内；

步骤四、打开激光系统(8)中的激光器，光子从光纤(801)中发射出去照射到稀硫酸之中，使光子、稀硫酸和工作电极(501)进行相互作用；

步骤五、打开超声系统(9)，超声振动头(901)产生声波作用于稀硫酸；

步骤六、分别调整X轴移动系统(2)、Y轴移动系统(3)、Z轴移动系统(4)的位置，调整工作电极(501)移动到微探针(601)的尖端正下方；

步骤七、在工作电极(501)上施加负电位，在对电极(502)上施加正电位；

步骤八、通过调整探针系统(6)中硫酸铜溶液的挤出量，按照微控制器(7)内预编制的程序打印三维微结构表面，进行微结构的电化学微增材制造。