[發明專利]利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201610050631.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105668508A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 胡俊輝;王旭
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域：

本發明涉及一種利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置及其 工作方法，其屬于超聲應用領域及微納米機械加工領域。

背景技術：

隨著納米科技及納米材料科學的快速發展，如何進行納米加工等已經成為現在科學 研究的重要課題，如何以高效率、低成本和無熱損傷的方式進行可控微納結構的制造， 如微納槽刻蝕及納米切割是我們面臨的重大技術課題。理想的刻蝕工藝必須具有以下特 點：加工批量大，控制容易，成本低，對環境污染少，適用于工業生產。而微納切割在 現代微加工中變得越來越重要，尤其是在高精度加工和高價值產品的加工中。成本控制 和設備的批量化生產，是現今微納制造領域所面臨的問題。

因此，確有必要對現有技術進行改進以解決現有技術之不足。

發明內容：

本發明提供一種利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置及其 工作方法，該裝置利用嵌有壓電元件和與其相連接的振動傳遞部件在某些頻率下產生線 性振動，傳遞到微刀具上，可以進行可控微納槽的刻蝕，并可以對納米線進行切割。

本發明采用如下技術方案：一種利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的 超聲裝置，包括振動傳遞部件、設置于振動傳遞部件上的壓電元件及設置于振動傳遞部 件一末端部的微切割刀具，所述振動傳遞部件夾持于三維移動平臺上以實現加工圖案的 多樣化，被切割物體通過水分子間作用力固定于硅基板上。

進一步地，所述振動傳遞部件為圓柱、圓錐、方形柱、三角形柱形狀。

進一步地，所述微切割刀具為多面體、曲面體形狀。

本發明還采用如下技術方案：一種利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割 的超聲裝置的工作方法，包括如下步驟：

步驟一：將被切割物體通過水分子固定于硅基板上；

步驟二：將壓電元件粘貼在振動傳遞部件的一末端部上；

步驟三：外界正弦交流電信號激勵下壓電元件出現周期性振動，振動通過振動傳遞 部件傳遞到微切割刀具上，微切割刀具產生線性振動；

步驟四：超聲裝置利用線性振動進行切割。

本發明具有如下有益效果：本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割 的超聲裝置依靠壓電元件的線性振動可進行微納槽的可控刻蝕，并可以對納米線進行切 割。本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置對被切割物體或 被刻蝕表面的電學性能沒有要求，另外，由于采用壓電材料勵振和無旋轉部件，本發明 涉及到的裝置具有小型化、易清潔和可靠性好等優點，無需包括復雜的機械、電氣和真 空裝置，因此這種工藝的設備投資是不昂貴的。

附圖說明：

圖1為本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置的結構示 意圖。

圖2為本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置的流程 圖。

其中：

1-振動傳遞部件、2-壓電元件、3-微切割刀具。

具體實施方式：

請參照圖1所示，本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝 置包括振動傳遞部件1、設置(粘貼)于振動傳遞部件1上的壓電元件2及設置(粘貼) 于振動傳遞部件1一末端部的微切割刀具3。其中振動傳遞部件1夾持于三維移動平臺 上以實現加工圖案的多樣化，被切割物體(如納米線)通過水分子間作用力固定于硅基 板上。

其中壓電元件2設置于振動傳遞部件1的一側。其中振動傳遞部件1可以為圓柱、圓 錐、方形柱、三角形柱等多種形狀。微切割刀具3可以為多面體、曲面體等多種形狀。

本發明利用線性振動實現受控微納溝道刻蝕及納米切割的超聲裝置的工作方法，包 括如下步驟：

步驟一：將被切割物體(如納米線)通過水分子固定于硅基板上；

步驟二：將壓電元件2粘貼在振動傳遞部件1的一末端部上；

步驟三：外界正弦交流電信號激勵下壓電元件2出現周期性振動，振動通過振動傳 遞部件1傳遞到微切割刀具3上，微切割刀具3產生線性振動；

步驟四：超聲裝置利用線性振動進行切割。