[发明专利]一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘及其制备方法

说明书

本发明公开一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘及其制备方法，涉及环状微楔形刚毛束吸盘技术领域，吸盘包括吸盘本体，吸盘本体的中部开设有负压腔，负压腔顶部与真空气路连接；负压腔的底部设置有变形层，吸盘本体的底部设置有环状微楔形刚毛束，变形层位于环状微楔形刚毛束的中部。制备方法包括选取模具材料；机械加工制备模具，在模具表面加工出环状微楔形结构；将液体硅胶材料浇注在模具上具有环状微楔形结构的区域，经真空脱气泡处理；将吸盘本体的底部覆盖于模具表面上，常温下待液体硅胶完全固化后，将吸盘本体从模具表面移除，或将环状微楔形刚毛束通过胶水粘贴于吸盘本体的底部。本发明实现环状微楔形刚毛束的平稳切向加载、卸载的过程。

技术领域

本发明涉及环状微楔形刚毛束吸盘技术领域，特别是涉及一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘及其制备方法。

背景技术

随着精密微纳制造技术的不断发展，研究学者们相继提出了一系列仿壁虎刚毛制作工艺，并在实验室中制作了若干不同形状及性质的仿壁虎刚毛样品，其中微楔形刚毛束由于结构上呈异形结构，具有出众的可控性，能迅速切换黏附及脱附的状态，因此适合运用在黏附操作领域。

目前，仿生微楔形刚毛束的分布结构主要分为平行结构阵列式及环状结构阵列式，其中平行结构阵列式微楔形刚毛束的驱动方法包括：腱线驱动加载，即通过驱动加载腱提供切向驱动载荷使得平行结构阵列式微楔形刚毛束受力弯曲，增大接触面积，产生范德华力，从而完成对目标物的拾取。其中腱线方式为点接触加载，实际装配中难以保证腱线的张紧程度，极易导致腱线松弛从而产生黏附不充分，导致加载载荷分布不均，容易产生应力集中，最终导致黏附失效；导轨滑块式切向驱动，通过驱动在导轨上的滑块产生纯切向位移带动微楔形刚毛束受力弯曲，以实现加载过程，但难以保证对称分布的微楔形刚毛束在同一平面上的平面度，导致部分刚毛束加载失效。

因此，平行结构阵列式微楔形刚毛束的驱动方式稳定性差、难以提供可靠的加载、易产生黏附失效的不足。有望通过环状微楔形刚毛束在加载状态下所产生的黏附力具有抵抗扭矩作用解决现有平行结构阵列式驱动技术的不足。

因此，亟待开发一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘及其制备方法，以解决现有技术所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘及其制备方法，以解决现有技术所存在的上述问题，以实现环状微楔形刚毛束的切向加载、卸载的过程，为临界接触操作提供关键的技术支持，以实现对平面类物体，如晶圆、柔性电路板、显示器等平面类物体的可靠拾取及释放操作。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种负压驱动环状微楔形刚毛束吸盘，包括吸盘本体，所述吸盘本体的中部开设有轴向贯穿的负压腔，所述负压腔的顶部用于与真空气路连接；所述负压腔的底部设置有变形层，所述吸盘本体的底部设置有环状微楔形刚毛束，所述变形层位于所述环状微楔形刚毛束的中部。

优选的，所述吸盘本体为圆柱状，所述吸盘本体的底面为圆环面，所述负压腔为圆柱状腔体。

优选的，所述环状微楔形刚毛束包括多圈微楔形结构，多圈所述微楔形结构呈环状阵列分布，每圈的所述微楔形结构均设置有多个。

优选的，所述微楔形结构包括第一倾斜面和第二倾斜面，所述第一倾斜面的底部与所述第二倾斜面的底部连接，形成突出尖端；所述第一倾斜面与竖直面的夹角为50°-80°，所述第二倾斜面与竖直面的夹角为20°-60°，单个所述微楔形结构在竖直方向的高度为40-200μm。

优选的，相邻圈的所述微楔形结构之间形成有凹槽端，相邻圈的所述微楔形结构依次进行连接，或者相邻圈的所述微楔形结构之间设置有30-100μm的间隙。

优选的，所述变形层为半球状或圆弧状拱形结构。

优选的，所述吸盘本体以及所述环状微楔形刚毛束选用液体硅胶材料制成。