[发明专利]一种微型力传递装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微型力传递装置及其制备方法，其包括：固定基座、可动基座和转换机构，所述可动基座安与所述固定基座连接，所述转换机构一侧与所述可动基座连接，另一侧与所述固定基座连接；当外载荷作用于所述可动基座时，所述可动基座带动所述转换机构将作用于所述可动基座的外载荷转换为压缩载荷、拉伸载荷或剪切载荷其中的一种或多种。本发明提供的微型力传递装置能够解决小尺度力传感器加载方式通常比较单一的问题，能将小尺度力传感器的单一载荷形式传递并转换成其他所需的载荷形式。

技术领域

本发明涉及微纳器件及微制造，特别涉及一种微型力传递装置及其制备方法。

背景技术

随着纳米科学与技术的迅猛发展，一方面，各种微纳机电系统被开发出来，对其机械可靠性进行表征变得非常迫切；另一方面，对微纳米尺度的材料进行力学实验，有助于探索材料变形的本质，分析材料微结构与其宏观力学性能的关系也是必要的，各种纳米力学实验方法与技术被开发出来，例如：基于AFM(原子力显微镜)的纳米线的拉、压、弯实验，基于SEM(扫描电子显微镜)的原位压、弯实验，以及基于TEM(透射电子显微镜)的原位压、弯实验等。

相关技术中，是用小尺度下的力传感器去完成上述的力学实验。

但是，小尺度下的力传感器的加载方式比较单一，如纳米压痕仪虽然已经被小型化且集成到SEM或TEM，典型的如美国布鲁克公司的纳米压痕仪以及美国科磊公司的原位纳米压痕仪，其通常只能提供压缩载荷，因此，有必要设计一种微型力传递装置及其制备方法，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种微型力传递装置及其制备方法，以解决相关技术中小尺度力传感器加载方式通常比较单一的问题。

第一方面，提供了一种微型力传递装置，其包括：固定基座；可动基座，其与所述固定基座连接；转换机构，其一侧与所述可动基座连接，另一侧与所述固定基座连接；当外载荷作用于所述可动基座时，所述可动基座带动所述转换机构将作用于所述可动基座的外载荷转换为压缩载荷、拉伸载荷或剪切载荷其中的一种或多种。

一些实施例中，所述转换机构包括：驱动部，其位于所述可动基座与所述固定基座之间；两个夹具，两个所述夹具分别固定于所述驱动部；当外载荷作用于所述可动基座时，所述驱动部驱动两个所述夹具之间的间距变大，将外载荷转换为拉伸载荷；或者所述驱动部驱动两个所述夹具之间的间距变小，将外载荷转换为压缩载荷；或者所述驱动部驱动两个所述夹具向互相靠近或互相远离的方向移动，同时两个所述夹具之间的缝隙大小不变，将外载荷转换为剪切载荷。

一些实施例中，两个所述夹具中心对称设置，且两个所述夹具相互靠近的一端分别具有凸起，两个所述凸起在垂直于所述夹具的移动方向上部分重叠，且两个所述凸起之间具有所述缝隙；当外载荷作用于所述可动基座时，两个所述凸起向互相远离的方向移动，且所述缝隙的大小不变。

一些实施例中，所述驱动部包括：倾斜设置于所述夹具的相对两侧的第一弹性杆件和第二弹性杆件，所述第一弹性杆件的一端与所述可动基座连接，另一端与所述夹具连接，所述第二弹性杆件的一端与所述固定基座连接，另一端与所述夹具连接。

一些实施例中，所述微型力传递装置还包括：至少两个弹性元件，所述弹性元件设置于所述可动基座的相对两侧，所述弹性元件的一端固定于所述可动基座，另一端固定于所述固定基座；当所述可动基座移动时，所述弹性元件约束所述可动基座的运动轨迹，使所述可动基座向靠近或者远离所述转换部的方向移动。

第二方面，提供了一种微型力传递装置的制备方法，其包括以下步骤：在预设压力和预设温度下使金属玻璃流入模具内；磨抛去除多余的所述金属玻璃；脱模制得所述微型力传递装置。

一些实施例中，所述金属玻璃成分包括锆、铂、金、钛、钯、镍或铜中的至少一种。

一些实施例中，在预设压力和预设温度下使金属玻璃流入模具内之前，还包括：制备所述模具；将所述金属玻璃切割成合适大小后预压成薄片。