[发明专利]一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统与方法

权利要求书

1.一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统，其特征在于：包括气体保护箱（1）、设置于所述气体保护箱（1）内的工作台（2）、设置于工作台（2）两侧的工作台导轨（3）、打印喷头（4）、X向导轨（5）、激光器（6）、Y向导轨（7）、驱动装置（8）和控制中心（9），

所述工作台导轨（3）沿Z轴方向设置用于驱动所述工作台（2）沿着Z轴方向移动；所述打印喷头（4）和激光器（6）设置于所述工作台（2）的上方，所述打印喷头（4）、激光器（6）的顶部固定于所述X向导轨（5）与Y向导轨（7）上通过所述X向导轨（5）和Y向导轨（7）驱动其沿着X向和Y向移动；

所述工作台导轨（3）、X向导轨（5）、Y向导轨（7）分别与驱动装置（8）信号连接，所述打印喷头（4）、驱动装置（8）、激光器（6）分别与控制中心（9）信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统，其特征在于：所述X向导轨（5）包括X向喷头导轨（51）、X向激光器导轨（52），所述打印喷头（4）的顶部固定于所述X向喷头导轨（51）与Y向导轨（7）的交接处通过所述X向喷头导轨（51）和Y向导轨（7）驱动其沿着X向和Y向移动；所述激光器（6）的顶部固定于所述X向激光器导轨（52）与Y向导轨（7）的交接处通过所述X向激光器导轨（52）和Y向导轨（7）驱动其沿着X向和Y向移动。

3.根据权利要求2所述一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统，其特征在于：所述驱动装置（8）包括第一驱动装置（81）和第二驱动装置（82），所述第一驱动装置（81）与所述工作台导轨（8）相连用于驱动所述工作台导轨（3）运动；所述第二驱动装置（82）分别与X向导轨（5）、Y向导轨（7）相连用于驱动所述X、Y向导轨运动。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统，其特征在于：所述驱动装置（8）为两相混合式步进电机。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统，其特征在于：所述激光器（6）为光纤激光器。

6.一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将气体保护箱（1）抽气至真空状态，然后充入氮气或惰性气体，在工作台（2）上加载当前层原材料过饱和溶液并加热至30~35℃；

步骤S2：激光器（6）在控制中心（9）的作用下对待打印材料进行定位，并提供皮秒激光对待加工区域（10）进行打印；

步骤S3：打印喷头（4）对打印层进行补料，并进行下一层的打印。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统的方法，其特征在于：所述步骤S1中所述原材料过饱和溶液为钙钛矿材料的前驱体溶液。

8.根据权利要求6所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统的方法，其特征在于：所述步骤S2中所述激光器（6）提供皮秒激光对待打印区域进行温度控制，所述的激光器（6）温度控制范围为15~25℃。

9.根据权利要求6所述的一种基于激光控热溶液法3D打印的晶体生长系统的方法，其特征在于：所述步骤S3中打印层每层厚度为100~150mm。