[发明专利]面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法

说明书

面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法。是为了解决操作工具过于庞大，且操作效率低的问题。本发明包括如下步骤：根据理想条件下能通过电化学沉积对微金属线操作计算所需的最小管嘴开口尺寸。通过实验，确定拉制时电流、拉力、拉制速度、冷却时间对移液管管嘴的影响。接着基于BP神经网络拟合出影响因素和管嘴直径的映射关系，并用确定的移液管管嘴直径为目标值，结合遗传算法对各个参数进行优化，从而根据确定的移液管管嘴直径找出适用的最合适的拉制参数。根据确定的拉制参数对玻璃管进行拉制。拉制完成后，用抛光仪对移液管进行回火处理。本发明用于制作面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具。

技术领域：

本发明涉及一种面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法。

背景技术：

近年来，微电子工艺和传统超精密加工方法的快速发展使微纳制造技术得到了飞跃性的发展，微纳制造技术已成为衡量一个国家制造水平的标志。微纳制造包括微制造和纳制造两个方面。微操作是微制造的关键技术之一，在微米尺度功能器件产品的制造和可控生产过程中发挥着日益重要的作用。

微操作工具是微操作技术发展的基础，是微操作机器人末端直接与操作对象作用的部件。微操作工具通常由驱动器和执行器构成。

传统微操作工具对于微构件来说过于庞大，操作效率比较低。因此有必要设计一种尺寸小于微操作对象的工具-移液管。

发明内容：

本发明是针对一种基于电化学的金属微构件操作设计的操作工具进行制作方法的研究。

上述目的通过以下方案实现：

一种面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、根据理想条件下能通过电化学沉积对微金属线拾取计算所需的最小管嘴开口尺寸r_N，

所述最小管嘴开口尺寸r_N的表达式为

公式(1)中，AH为Hamaker常数，AH＝1×10^-19J；

R为微金属线的半径，单位为m；

l为微金属线的长度，单位为m；

d为微金属线与基底之间的距离，单位为m；

δ_e为玻璃管抗拉强度，单位为MPa；

步骤二、通过实验确定拉制时电流、拉力、拉制速度、冷却时间对管嘴的影响；

步骤三、基于BP神经网络拟合出影响因素和管嘴直径的映射关系，并用确定的移液管管嘴直径为目标值，结合遗传算法对各个参数进行优化，从而根据确定的移液管管嘴直径找出适用的最合适的拉制参数；

步骤四、根据确定的拉制参数对玻璃管进行拉制；

步骤五、对移液管管嘴进行回火处理，提高管嘴的强度。

作为本发明所述的面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法的进一步说明，所述的步骤二中电流指的是流过金属片的电流值；拉力指的是玻璃软化后对玻璃产生的拉力；拉制速度指的是玻璃首次熔化时拉拔杆的分离速度；冷却时间指的是加热片停止加热至对玻璃管两端施加拉力和速度的时间间隔。

作为本发明所述的面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法的进一步说明，所述的步骤二中拉制时的电流值要保证达到玻璃管的软化点。

作为本发明所述的面向基于电化学的金属微构件操作的操作工具的制作方法的进一步说明，所述的步骤三中遗传算法中设置的种群规模为20，进化次数为100次，交叉概率为0.4，变异概率为0.2，采用浮点数编码，个体长度为2。