[發明專利]一種制備納米拱形結構的電射流打印裝置及方法

有效

• 申請號: 202110374823.0
• 申請日: 2021-04-04
• 公開（公告）號: CN113232289B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李凱;劉麥祺;韓小帥;劉濤;王曉英
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/20;B29C64/40;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00
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1.一種制備納米拱形結構的電射流打印裝置，包括電射流打印模塊和激光輻照/熱解模塊，其特征在于：所述的電射流打印模塊包括X-Y運動平臺(1)、襯底(2)、高壓電源(4)、精密注射泵(5)、精密注射器(6)、納米拱形結構溶液(7)、連接管路(8)、噴針導電夾具(9)、Z運動軸(10)、亞微米/納米尺度噴針(11)、納米尺度射流(12)、三維支撐結構溶液(19)、微米噴針(20)和微納米尺度射流(21)；所述的襯底(2)固定在X-Y運動平臺(1)；所述的精密注射器(6)放置在精密注射泵(5)上方，精密注射器(6)吸取一定體積的三維支撐結構溶液(19)并通過連接管路(8)將其輸送至微米噴針(20)內，微米噴針(20)固定在噴針導電夾具(9)上，噴針導電夾具(9)安裝在Z運動軸(10)；所述的高壓電源(4)通過噴針導電夾具(9)向微米噴針(20)施加高電壓，此時微米噴針(20)與襯底(2)之間形成電場力，三維支撐結構溶液(19)于微米噴針(20)出口處形成微納米尺度射流(21)；所述的納米拱形結構溶液(7)被輸送至亞微米/納米尺度噴針(11)內，通過調節打印參數，在亞微米/納米尺度噴針(11)出口處形成納米尺度射流(12)；

所述的激光輻照/熱解模塊包括相機(3)、機器手臂控制系統(13)、機器手臂(14)、激光器(15)、激光束(16)、三維支撐結構(17)、納米線(18)、納米拱形結構(22)；所述的機器手臂控制系統(13)控制機器手臂(14)的運動，進而控制激光束(16)的運動；所述的激光器(15)發出激光束(16)始終輻照微納米尺度射流(21)，經激光束(16)輻照后的微納米尺度射流(21)累積，最終在襯底(2)上打印出拱形三維支撐結構(17)；所述的納米尺度射流(12)在噴射過程中也受到激光束(16)的輻照，經激光束(16)輻照后的納米尺度射流(12)飛落至三維支撐結構(17)表面上形成納米線(18)，納米線(18)受到激光束(16)輻照并固化成型；所述的激光束(16)熱解去除三維支撐結構(17)，納米線(18)與襯底(2)之間存在與三維支撐結構(17)同尺寸的間隙，進而得到納米拱形結構(22)；所述的相機(3)觀測打印過程中微納米尺度射流(21)和納米尺度射流(12)的射流行為，根據觀測到的射流行為調節相應溶液的打印參數，以保證射流的穩定性，同時相機(3)還用于觀測激光束(16)與射流、納米線(18)的重合度，根據觀測結果，通過調節機器手臂控制系統(13)改變機械手臂(14)的運動路徑，以保證激光束(16)的輻照/熱解作用。