[發(fā)明專利]一種掩膜電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610661385.5 | 申請日： | 2016-08-14 |
| 公開（公告）號： | CN107717148B | 公開（公告）日： | 2019-04-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 秦歌;周奎;羅晨旭;王冠;程丹佛;趙西梅;李潤清;明平美;張新民 | 申請（專利權(quán)）人： | 河南理工大學(xué) |
| 主分類號： | B23H9/00 | 分類號： | B23H9/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 454003 河南*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電解加工 微結(jié)構(gòu)陣列 聚合物 掩膜 誘導(dǎo)裝置 圖形化 制作 基底 成型 金屬平板工件 圖形化掩膜 涂覆聚合物 誘導(dǎo)聚合物 表面疏水 基底表面 金屬裸露 圖形轉(zhuǎn)移 掩膜圖形 超疏水 電誘導(dǎo) 疏水層 支架 固化 裝配 誘導(dǎo) 殘留 保證 | ||
本發(fā)明提出一種掩膜電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的方法，屬于電解加工領(lǐng)域。包括下列步驟:（a）制作掩膜成型的誘導(dǎo)裝置。包括：1.在基底（1）上制作支架（2）；2.基底（1）表面疏水處理，制作疏水層（3）；3.涂覆聚合物（4）；4.裝配誘導(dǎo)裝置；（b）誘導(dǎo)聚合物（4）圖形化；（c）固化誘導(dǎo)成型的聚合物（4），在金屬平板工件（5）上得到圖形化聚合物（7）；（d）電解加工微結(jié)構(gòu)陣列。本發(fā)明采用電誘導(dǎo)結(jié)合超疏水工藝進行圖形轉(zhuǎn)移方法制作電解加工中的圖形化掩膜結(jié)構(gòu)，避免了圖形之間聚合物在基底表面上的殘留，保證了掩膜圖形之間的金屬裸露和后期的電解加工的順利進行，工藝簡單，成本低，效率高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種掩膜電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的方法，屬于電化學(xué)加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)
微結(jié)構(gòu)陣列是一種在機械零件表面加工出按一定規(guī)律分布的具有特定形貌和尺寸特征的結(jié)構(gòu)。近年來，由于其在減小摩擦、超疏水、生物相容性、光學(xué)以及航空航天等方面具有卓越的性能而被廣泛關(guān)注和研究。目前在金屬表面加工微結(jié)構(gòu)陣列的常用方法有外加機械力沖擊加工、外加能量加工和電解加工等，其中電解工藝具有生產(chǎn)效率高、成本低、工序簡單、加工質(zhì)量好、工具陰極無消耗等優(yōu)點而被廣泛研究和利用。
制造微結(jié)構(gòu)陣列的電解加工工藝需要掩膜結(jié)構(gòu)輔助加工。目前制作掩膜的方法主要有光刻法、刻蝕法和電鑄法等，這些方法能夠有效地加工出所需要的掩膜，但其制作成本高、能耗大、生產(chǎn)效率低，且由于其工藝特點而在制作微納米級尺寸的微結(jié)構(gòu)時受到限制。因此需要一種操作簡單、工藝成本低的掩膜加工方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有掩膜電解加工微結(jié)構(gòu)陣列方法中掩膜制作成本高、能耗大、生產(chǎn)效率低的缺點，提出一種采用電誘導(dǎo)結(jié)合超疏水工藝進行圖形轉(zhuǎn)移方法制作掩模的電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的方法。
（a）制作掩膜成型的誘導(dǎo)裝置。
1.在基底上制作支架。選擇平整度高的可導(dǎo)電材料作為基底，清洗其表面并烘干，采用微納米加工方法在基底邊緣制作一定厚度的薄膜作為支架，支架材料為絕緣材料。
2.基底表面疏水處理，制作疏水層。對基底表面進行表面疏水處理，制作疏水層，改變基底表面能，降低基底表面黏附性。
3.涂覆聚合物。在基底上涂覆一定厚度的聚合物，聚合物的厚度低于支架高度。
4.裝配誘導(dǎo)裝置。清洗并干燥將要電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的金屬平板工件表面，施加一定的壓力將金屬平板工件裝配在基底上的支架上，裝配好的基底和金屬平板工件作為掩膜成型的誘導(dǎo)裝置，其中，金屬平板工件作為誘導(dǎo)聚合物圖形化的誘導(dǎo)模板。
（b）誘導(dǎo)聚合物圖形化。誘導(dǎo)裝置中的金屬平板工件和基底分別接電源的正極和負極，接通電源，聚合物在電場力的激勵下突破表面張力和粘滯阻力發(fā)生流變，以一定圖形形狀從基底上逐漸向金屬平板工件方向生長，當(dāng)聚合物最終與金屬平板工件表面接觸時誘導(dǎo)工藝完成。其中，誘導(dǎo)形成的聚合物圖形特征由誘導(dǎo)工藝參數(shù)確定。
（c）固化誘導(dǎo)成型的聚合物，在金屬平板工件上得到固化的圖形化聚合物。在保持電壓穩(wěn)定的情況下，使用紫外光照射聚合物或者加熱聚合物，使誘導(dǎo)成型的聚合物固化；取下誘導(dǎo)裝置中的金屬平板工件，由于基底表面的疏水性，圖形化聚合物和基底之間的黏附力小于圖形化聚合物和金屬平板件之間的黏附力，和基底及金屬平板工件都接觸的圖形化聚合物從基底上被剝離、轉(zhuǎn)移到金屬平板工件上，在金屬平板工件上得到圖形化聚合物，此圖形化聚合物在后繼的電解工序中作為電解加工微結(jié)構(gòu)陣列的掩膜。
（d）電解加工微結(jié)構(gòu)陣列。在電解槽中，以金屬平板工件為被電解加工的陽極、以金屬平板工件上固化聚合物為掩膜，通入電解液，接通電源，在金屬平板工件上電解加工微結(jié)構(gòu)陣列。
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