[發明專利]一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備系統及方法

在審

• 申請號: 202110649216.0
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113414498A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張俐楠;陳建龍;劉紅英;陸凱;吳立群;王洪成
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/402;B23K26/70
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備系統及方法，方法包括S1、將基板安裝于三維微位移平臺上表面，將聚合物安裝于基板上表面，將基板與超生振動裝置連接；S2、將保護罩安裝于基板上表面以包圍聚合物，閉合保護罩頂部，抽出罩內氣體，真空后持續輸入惰性氣體至罩內；S3、打開超聲振動裝置以使基板產生超聲振動，并將超聲振動傳遞至聚合物；S4、打開保護罩頂部，控制激光發生裝置發出相應角度激光以對聚合物進行燒蝕；S5、控制三維微位移平臺位移，以間接控制激光燒蝕的掃描速率、方向，以在聚合物上制備相應的燒蝕結構。本發明優點為利用超聲波效應釋放聚合物殘余內應力，使聚合物不同區域成分更加均勻，表面微結構成形更穩定。

技術領域

本發明屬于微納米制造技術領域，具體涉及一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備系統及方法。

背景技術

聚合物合成透明材料廣泛應用于生產生活各個領域。隨著科技與時代的發展，對聚合物材料表面性能要求越來越高，對聚合物表面改性領域的研究越來越受到關注和重視。研究人員采用不同的微納加工方法在聚合物材料的表面制備出具有特殊潤濕性的微納結構器件，例如模壓法、陽極氧化、光刻法、化學腐蝕法、水熱法、旋涂噴涂法和激光加工等。

近年來，由于激光束具有易于聚焦的特性，使得激光加工技術具有高精度和高穩定的性能，從而在制備各種材料微納結構的研究中得到廣泛應用。但由于激光加熱具有能量密度高，速度快的特點，在聚合物表面激光快速成型過程中仍然會存在內部熔合不充分、夾雜等缺陷，以及變形開裂、零件組織不均勻、成型件強度低、力學性能不一致性等問題。

如申請號為CN202110270751.5的中國專利，其提供一種激光直寫光刻機制作的三維微納形貌結構及其制備方法。所述制備方法包括：提供三維模型圖；將所述三維模型圖在高度方向上進行劃分，獲得至少一個高度區間；將三維模型圖在平面上進行投影得到映射關系，映射關系包括三維模型圖上每個點對應在平面上的坐標，三維模型圖上每個點的高度對應高度區間里的高度值，根據所述映射關系，將映射關系與曝光劑量進行對應，基于所述曝光劑量進行光刻。這樣，可以得到任意三維微納形貌結構。但是其仍然未提高激光加工成型技術的穩定性。

因此，如何提高激光加工成型技術的穩定性是亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備系統及方法，可提高激光加工成型技術的穩定性，保障聚合物表面微結構的穩定成形。

本發明采用以下技術方案：一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備系統，包括抽放氣裝置、超聲振動裝置、激光發生裝置、三維微位移平臺、保護罩；

三維微位移平臺上表面固定安裝有基板，聚合物固定安裝于基板上表面，保護罩固定安裝于基板上表面且將聚合物包圍，保護罩頂部為可開閉式，保護罩表面設有氣孔，抽放氣裝置與氣孔連接，抽放氣裝置用于抽出保護罩內氣體以及將惰性氣體持續輸入至保護罩內，激光發生裝置設置于保護罩頂部外側，激光發生裝置用于發出相應角度激光以對聚合物進行燒蝕，超聲振動裝置與基板連接，通過超聲振動裝置以使基板產生超聲振動，并將超聲振動傳遞至聚合物底部。

作為優選方案，超聲振動裝置包括超聲發生器、超聲振動轉換器，超聲發生器與超聲振動轉換器一端連接，超聲振動轉換器另一端與基板連接。

作為優選方案，激光發生裝置包括多組激光發生器，通過多組激光發生器以在聚合物上陣列形成相應激光照射角度的多個燒蝕點。

相應地，還提供一種超聲輔助激光燒蝕聚合物表面成形的制備方法，包括步驟：

S1、將基板固定安裝于三維微位移平臺上表面，將聚合物固定安裝于基板上表面，并將基板與超生振動裝置連接；

S2、將保護罩固定安裝于基板上表面以將聚合物包圍，閉合保護罩頂部，抽出保護罩內氣體以使保護罩內真空，真空后持續輸入惰性氣體至保護罩內；