[發明專利]復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法

有效

• 申請號: 201710710320.X
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107416763B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 蔣維濤;劉紅忠;閆佳偉;王堃;陳邦道;史永勝;尹磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;B81C3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備帶有微納結構的彈性體薄膜：首先，在平面襯底上制作微納結構圖案；其次，將上述平面襯底平放在加熱臺上，待加熱臺溫度升高至彈性體材料的熔化溫度時，在平面襯底上均勻的放置一層熱塑性彈性體顆粒；然后，待熱塑性彈性體顆粒受熱吸附在平面襯底表面上后，用圓柱形物體滾壓熱塑性彈性體顆粒使其黏附在一起并呈第一薄膜狀態；在第一薄膜上制作預設的氣道，氣道的位置布置由仿真模型得出，再將事先制備的無微納結構的第二薄膜覆蓋在有氣道的第一薄膜上，使其粘合為一體；將平面襯底轉移到常溫環境下，待其冷卻到室溫后，翻模即得到有微納結構圖案的彈性體薄膜；

2)制備彈性體模具:將第一步制備的彈性體薄膜折疊成球狀，并在其接口處和氣道6入口分別插入第一氣體管道和第二氣體管道，并將彈性體薄膜和預設的氣體管道做密封處理，得到彈性體模具；

3)彈性模具的形狀控制：首先，將第二步制備的彈性體模具浸泡在壓印膠里，使壓印膠黏附在彈性體模具上；其次，將附有壓印膠的彈性體模具放入物體內腔，將充氣裝置與第一氣體管道、第二氣體管道相接，并用控制器控制充氣裝置給彈性體薄膜及其氣道充氣，使得彈性體薄膜逐漸膨脹，逐漸排出腔體內空氣；最后，給彈性體薄膜及其氣道繼續充氣，并通過控制氣道的壓力，使得彈性模具的形狀達到預定形狀，與腔體內壁隨形接觸，并具有一定的壓力；

4)固化壓印膠，實現圖形轉移：首先，通過熱或紫外光，使得固化膠固化；然后，將第一氣體管道、第二氣體管道和充氣裝置分離，排出彈性體模具內的氣體，彈性模具回復充氣前狀態，與腔體內壁脫離；最后，從物體內腔取出彈性體模具，即得到內表面有微納結構圖案的物體；

5)刻蝕腔體內表面：以轉移的微納結構化壓印膠為掩膜，對腔體內表面進行刻蝕；刻蝕完成后，將壓印膠清洗移除；

所述的步驟1)中的氣道的形狀與布局經過預設計：通過彈塑性力學模型，建立氣道的形狀與布局在彈性體模具氣道模型和彈性體模具氣道的映射關系，使得彈性體模具充氣后能夠與腔體內表面隨形貼合；

所述的步驟1)中的微納結構的線寬為10nm-0.5mm。

2.根據權利要求1所述的復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法，其特征在于：所述的步驟1)中的微納結構的形狀與布局經過預設計：第一步，通過彈塑性力學模型，建立微納結構的形狀與布局在彈性體模具充氣前后的映射關系；第二步，根據該映射關系，將待制造的微納結構形狀與布局，即彈性模具充氣后與腔體內壁隨形貼合時的微納結構形狀與布局，進行數學轉換，得到彈性模具充氣前的微納結構形狀與布局；第三步，按照彈性模具充氣前的微納結構形狀與布局進行制造。

3.根據權利要求1所述的復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法，其特征在于：所述的步驟1)中的熱塑性彈性體材料為TPE、橡膠或PBT。

4.根據權利要求1所述的復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法，其特征在于：所述的步驟1)中的氣道根據物體內表面復雜程度設有多個。

5.根據權利要求1所述的復雜腔體內表面微納結構的自適應隨形制造方法，其特征在于：所述的步驟3)中的壓印膠為卡夫特、NOA81或EPG535。