[发明专利]微结构快速成型和脱模的系统及方法

说明书

本发明涉及微结构制造技术领域，尤其涉及微结构快速成型和脱模的系统及方法，所述微结构快速成型和脱模的系统包括微结构主模具和引流座，所述微结构主模具上表面设有微结构阵列，所述引流座底部开设有引流通道，所述微结构主模具表面的微结构阵列穿过引流通道与引流座固定连接，以使所述引流通道与所述微结构主模具封闭形成成型腔体；所述成型腔体外设有第一真空吸盘；所述引流座外壁设有外部激励器。本发明在微结构成型及脱模过程中引入可控的机械结构分离法、真空吸附方法或外加激励方法，促进微结构快速成型和脱模，增强了微结构制作工艺的自动化、成型结构的均一性和良率。

技术领域

本发明涉及微结构制造技术领域，尤其涉及微结构快速成型和脱模的系统及方法。

背景技术

微针是一种新型给药系统，通过在皮肤表面形成微/纳米级别的通道，促进药物或生物分子向皮肤内部的渗透，在医美与医药领域具有极大研究和应用潜力。基于聚合物或蛋白分子的微针，由于其良好的生物兼容性、易降解特性，将有力地推动微针的市场应用。

聚合物或蛋白分子微针，例如PDMS微针或PDMS微针阴模板、丝素蛋白微针等，这类微结构具备深宽比高、结构精细、机械强度低的特点，常出现成型过程慢，翻模或脱模时出现微结构破损甚至微针断裂等问题。

目前，实验室中常采用手动脱模进行聚合物或蛋白微针/微针阴模板的脱模，并通过化学方法或物理方法进行辅助。化学方法，例如在微针模具表面涂覆疏水材料（例如特氟龙）或者对模具进行硅烷化处理等方法，能够增加微针模具表面的疏水性，促进脱模过程，此外脱模剂也能够对于脱模过程进行辅助。物理方法，例如对于水凝胶微针进行冷冻风干处理，使微针结构缩小，促进微针与模具的分离。

但是，上述方法存在着以下问题：涉及疏水材料涂覆或硅烷化修饰的化学方法，需要引入额外的化学修饰过程，操作复杂且成型微针的表面化学材料残留或过程产物残留等问题尚不明确，而脱模剂对于高深宽比的微针器件效果不明显。物理方法，产生结构收缩的方案对于微针材料存在限制，此外对于数量密度大的微针结构不适用。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种能够增强微结构制作的自动化、成型结构的均一性及良率的微结构快速成型和脱模的系统。

本发明还提供了一种利用上述系统进行微结构快速成型和脱模的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

微结构快速成型和脱模的系统，包括微结构主模具和引流座，所述微结构主模具上表面设有微结构阵列，所述引流座底部开设有引流通道，所述微结构主模具表面的微结构阵列穿过引流通道与引流座固定连接，以使所述引流通道与所述微结构主模具封闭形成成型腔体；所述成型腔体外设有第一真空吸盘；所述引流座外壁设有外部激励器。

本发明的系统通过第一真空吸盘对成型腔体内部的液态的待成型材料抽真空或施加外部激励的方法，能够促进微结构主模具和引流座固体与高粘度液体（液态的待成型材料）之间的气泡排出，从而促进液态的待成型材料快速、充分地填入模具的微结构中。外部激励器可以对引流座产生轻微的振动，既可以在成型阶段提高液态待成型材料的填充速率，提高成型速率，又可以在脱模阶段提高脱模的效率。此外，脱模过程中也可以直接采用机械式分离方法促进脱模。如螺纹连接方法，使侧板与地板之间发生相对位移，从而带动侧板内部成型后的微结构与侧板同步运动，进而实现成型结构与主模板的分离；采用第一真空吸盘作用在成型后微结构表面，对其产生均匀的吸附力，便于使成型后的微结构从微结构主模具表面剥离，避免微结构破损或断裂。

作为优选，所述外部激励器为超声波发生器或电动控制器。