[發(fā)明專利]仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)的制造系統(tǒng)和制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110455913.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113134971B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁占坤;李韜;王深智;郭川川;董莉彤;王璐;王作斌;宋正勛;許紅梅
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/268;B29C64/286;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所 11359
• 代理人: 曹玲柱;王冬

本發(fā)明提供了一種仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)的制造系統(tǒng)和制造方法。本發(fā)明通過N束相干激光匯聚并發(fā)生干涉來固化液態(tài)光敏材料而形成仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)，不僅能夠控制仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)的宏觀結(jié)構(gòu)，而且利用干涉作用，還能在宏觀結(jié)構(gòu)上疊加微觀的干涉條紋，進(jìn)一步提升仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)的性能，從而實(shí)現(xiàn)在普通大氣環(huán)境下的大面積、便捷、高效、低能耗的跨尺度仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)的制造系統(tǒng)和制造方法。

背景技術(shù)

制備仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)為仿生學(xué)中的熱點(diǎn)研究問題，主要應(yīng)用在疏水、防污和減阻方面。現(xiàn)有的制備技術(shù)基本為模板法、熱壓印和精密3D打印技術(shù)。

2014年，George Lauder等根據(jù)灰鯖鯊盾鱗建立了只有0.15mm長的單齒3D模型，用3D打印技術(shù)耗時1年，將上萬個小齒嵌入到一個柔韌的、光滑的膜上，得到了仿生鯊魚皮。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，申請人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)制造方法只能控制宏觀結(jié)構(gòu)，而無法控制仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)中的微觀結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明以期至少部分地解決以上技術(shù)問題中的至少之一。

(二)技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)如上目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)制造系統(tǒng)，包括：相干激光系統(tǒng)，用于產(chǎn)生N束相干激光，N≥2；角度架，其內(nèi)部形成有中空區(qū)域，在中空區(qū)域側(cè)面形成有卡槽；其中，當(dāng)基片插入卡槽時，其第一平面朝向中空區(qū)域的內(nèi)側(cè)，并與中空區(qū)域的相應(yīng)面形成用于容納液態(tài)光敏材料的生長池；其第二平面朝向N束相干激光入射的方向，N束相干激光在透過基片后在第一平面的局部區(qū)域匯聚并發(fā)生干涉，令生長池內(nèi)該局部區(qū)域的液態(tài)光敏材料固化形成具有干涉微結(jié)構(gòu)的仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，基片的第一平面形成有掩模圖案；N束相干激光透過基片上由掩模圖案限定的透光區(qū)域后，在第一平面的相應(yīng)區(qū)域匯聚并發(fā)生干涉，令生長池內(nèi)該相應(yīng)區(qū)域的液態(tài)光敏材料固化形成以掩模圖案為輪廓的仿生鯊魚皮結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，掩模圖案包括：呈陣列交錯分布的T×S個鯊魚鰭單元，T≥3，S≥3；鯊魚鰭單元整體呈尖部朝下的三叉戟形狀，其外輪廓在同一個圓周之上，包括：中間的主鰭；以及分別位于主鰭兩側(cè)的左鰭和右鰭；其中，左鰭和右鰭與主鰭分離，并相對于主鰭的中線鏡像對稱。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，角度架的中空區(qū)域側(cè)面形成有M個卡槽，M≥2；其中，基片可選擇性地插入M個卡槽其中之一以形成生長池，且當(dāng)基片插入不同卡槽時，基片與入射的N束相干激光呈不同角度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，N束相干激光的能量相同，入射基片的角度相同且均勻分布在以匯聚點(diǎn)為頂點(diǎn)的圓錐面上。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，入射角β滿足：5°≤θ≤75°。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，N＝3；相干激光系統(tǒng)包括：

激光器；

總反射鏡；

第一相干光路，包括：第一分束鏡；激光器出射的激光經(jīng)由第一分束鏡分為兩束，第一束被反射至總反射鏡，并由總反射鏡反射至基片，成為第一束相干激光；第二束入射下一相干光路；

第二相干光路，包括：第二分束鏡、第一反射鏡、第二反射鏡；第一分束鏡分出激光的第二束經(jīng)由第二分束鏡又分為兩束，第一束經(jīng)由第一反射鏡、第二反射鏡、總反射鏡反射至基片，成為第二束相干激光；第二束入射下一相干光路；

第三相干光路，包括：第三反射鏡，第二分束鏡分出激光的第二束經(jīng)由第三反射鏡、總反射鏡反射至基片，成為第三束相干激光；