[发明专利]吸盘结构成型模具的制备方法和吸盘结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种吸盘结构成型模具的制备方法，该方法采用电化学腐蚀工艺对中度掺杂硅衬底上的微纳结构阵列进行各向同性抛光，从而将微纳结构阵列转化为吸盘阵列。由该方法制得的吸盘阵列一致性好，并且通过调节电化学腐蚀的腐蚀电流和腐蚀时间，可以方便地调节吸盘阵列的尺寸。本发明还涉及一种吸盘结构的制备方法，该方法利用所述吸盘结构成型模具通过两次翻模工艺即可制备出吸盘结构，重复性好、工艺简单、耗时较短且批量加工成本低。

技术领域

本发明涉及仿生结构制造技术领域，具体涉及一种吸盘结构成型模具的制备方法和一种吸盘结构的制备方法。

背景技术

受壁虎足和甲虫类足的微观结构的启发，仿生粘附材料在攀爬机器人、智能机械手、柔性电子等领域显示出了巨大的应用潜力。仿生粘附材料的微观结构末端的设计对其粘附性能有重要影响。最常使用的一种末端结构是蘑菇形，相比于简单的圆柱形末端结构，范德华粘附作用可以提高5-10倍。但是当这种蘑菇形结构在湿润或者水下环境中使用时，接触面之间的范德华作用力会大大减小。研究表明，将末端结构设计成吸盘结构，会明显提升结构在湿润环境下的粘附作用。目前，制备微吸盘结构的方法包括直接法和间接法。直接法包括双光子打印技术、3D打印技术等，但是通过这些方法制备吸盘结构时材料选择有限，同时加工过程耗时较长，批量加工成本高。现有的间接法是首先利用微加工工艺(如光刻、刻蚀等)制备出吸盘结构成型模具，随后通过翻模的方式制备出吸盘结构。虽然这种方法相比于直接法的批量加工成本低，耗时短，但对工艺要求严格，重复性较差。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的至少一个技术问题，提供一种吸盘结构成型模具的制备方法，该方法重复性好、工艺简单。

本发明的另一目的是提供一种吸盘结构的制备方法，该方法重复性好、工艺简单、耗时短且批量加工成本低。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种吸盘结构成型模具的制备方法，包括：

提供中度掺杂硅衬底；

在所述中度掺杂硅衬底上形成微纳结构阵列；以及

在形成所述微纳结构阵列后，对所述中度掺杂硅衬底进行电化学腐蚀，从而将所述微纳结构阵列转化为吸盘阵列，得到吸盘结构成型模具。

一种吸盘结构的制备方法，包括：采用上述吸盘结构成型模具，通过两次翻模工艺制备吸盘结构。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

1.本发明提供了一种吸盘结构成型模具的制备方法，采用电化学腐蚀工艺对中度掺杂硅衬底上的微纳结构阵列进行各向同性抛光，从而将微纳结构阵列转化为吸盘阵列。该方法制得的吸盘阵列一致性好，并且通过调节电化学腐蚀的腐蚀电流和腐蚀时间，可以方便地调节吸盘阵列的尺寸。

2.本发明还提供了一种吸盘结构的制备方法，该方法利用所述吸盘结构成型模具通过两次翻模工艺即可制备出吸盘结构，重复性好、工艺简单、耗时较短且批量加工成本低。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的吸盘结构的三维立体示意图。

图2为本发明实施例1提供的吸盘结构的截面示意图。

图3-7为本发明实施例1提供的制备方法中每步所得结构的截面示意图。

图8为本发明实施例1提供的吸盘结构成型模具的电子显微镜图像。

附图标记说明