[發明專利]一種電潤濕微夾持器及小微物體的夾持方法

有效

• 申請號: 202110075036.6
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112757257B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉勝;李國梁;東芳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00;B25J15/00;B25J15/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

一種電潤濕微夾持器及小微物體的夾持方法，包括夾持器基體、疏水性介電材料層、上電極和下電極，所述夾持器基體開設有上下貫通的流道，所述流道的上部為壓力調節孔，下部為吸附面開孔，所述夾持器基體底面的內側及所述流道內壁的下部均鋪設下電極，所述下電極的表面鋪設疏水性介電材料層，其他流道的內壁鋪設有親水層，所述流道內工作液體，所述上電極伸至工作液體內，所述上電極和下電極連接有電潤濕電源。本發明的微夾持器可實現對小微物體的夾持和釋放；被夾持的小微物體沒有形狀和內應力狀態的改變，能適應小微物體的多種表面形貌，適應性廣。

技術領域

本發明涉及微裝配和微加工領域的一種小微夾持器件，尤其涉及一種電潤濕微夾持器及小微物體的夾持方法。

背景技術

在微裝配和微加工領域中，微夾持器是處理微機械零件、器件等微操作對象的關鍵工具。其性能的穩定性與適用性直接決定了微操作過程的成功率，是評判微操作系統好壞的重要指標，對于微操作過程的成功有著決定性的作用。

微夾持器的傳統方法之一是采用真空吸附，利用真空負壓來吸附工件以達到夾持微小目標的目的。真空吸附式微夾持器通常與控制氣路相連，氣路提供真空負壓力進行拾取操作，釋放時，氣路提供正壓力以克服粘著力的影響進行釋放。

另一種方法是采用壓電驅動，基于壓電材料的逆壓電效應，使壓電材料在電場作用下產生驅動力及位移。當壓電材料加電伸長時推動放大機構的外懸臂梁，由杠桿原理，使得運動方向改變而且使位移量增加，帶動微夾持臂動作。

另一種方法是采用靜電驅動，采用了梳狀靜電驅動結構，施加電壓使得微夾持臂發生位移，撤掉電壓后，微夾持臂依靠自身彈性回復到平衡位置。

另一種方法是采用靜電吸附，其采用具有雙極結構的轉移頭，在轉移過程中，分別施加正負電壓，當從襯底上抓取微器件時，對一硅電極通正電，微器件就會吸附在轉移頭上，當需要把微器件放到既定位置時，對另外一個硅電極通負電，即可完成轉移。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出電潤濕微夾持器，具體技術方案為：

一種電潤濕微夾持器，包括夾持器基體、疏水性介電材料層、上電極和下電極，所述夾持器基體開設有上下貫通的流道，所述流道的上部為壓力調節孔，所述壓力調節孔上連接有氣壓控制裝置，所述流道的下部為吸附面開孔，靠近吸附面開孔的所述夾持器基體底面的內側形成吸附面，所述吸附面及所述流道內壁的下部均鋪設下電極，所述下電極的表面鋪設疏水性介電材料層，所述疏水性介電材料層以外的流道內壁鋪設有親水層，所述夾持器基體底面的外側鋪設疏水層，所述流道在鋪設親水層的區域內充滿可夾持小微物體的工作液體，所述上電極從夾持器基體的頂面延伸至工作液體內，且始終與工作液體保持接觸，所述上電極和下電極通過導線或電路布線連接有可施加或消除電勢差的電潤濕電源。

進一步地，所述工作液體為水、無機水溶液、有機水溶液、植物油、礦物油或液態金屬中的一種。

進一步地，所述工作液體的表面能不大于所述親水層的表面能和施加電勢差時的疏水性介電材料層的表面能，且大于所述疏水層表面能和未施加電勢差時的疏水性介電材料層表面能。

進一步地，所述親水層的材料為環氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯腈、聚砜或聚乙烯醇中的一種。

進一步地，所述疏水層的材料為聚四氟乙烯或聚六氟丙稀，或為納米表面疏水結構的材料。

進一步地，所述疏水性介電材料層的材料為聚四氟乙烯或聚六氟丙稀。

進一步地，在鋪設親水層的所述流道內設置有可存儲、緩沖工作液體的蓄液腔。

進一步地，所述親水層由上至下設置成多段，多段親水層的親水性強度由上至下逐漸增大。

進一步地，所述吸附面開孔處設置成可使工作液體能平緩流動的圓弧倒角。