[发明专利]一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置和制作方法

权利要求书

1.一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一直写装置，所述直写装置包括了X-Y轴移动平台和位于X-Y轴移动平台上方的直写器，所述直写器包括了直流电机、储料管和金属杆，所述储料管的底部具有与该储料管内部空间连通的金属微通道，并且该金属微通道在竖直方向上垂直设置，所述金属杆设置于储料管内，该金属杆的上端部与直流电机驱动连接，其末端为针状的针尖部，且延伸至金属微通道外，并且该金属杆与金属微通道对中设置，旋转的金属杆使位于储料管内的聚合物前驱体液体沿金属杆爬升至金属杆末端的针尖部，从而实现聚合物前驱体液的输送，针尖部上的聚合物前驱体液与衬底接触并且移动衬底制出线宽、厚度以及图案可控的聚合物前驱体薄膜；所述直写装置去除了复杂的结构，直接利用前驱体液的黏性特性来实现前驱体液的输送，并通过控制X-Y轴移动平台的运动，可以在衬底上形成不同图案的薄膜，并且薄膜的宽度和厚度均可控；将聚合物前驱体液加入直写装置的储料管中，调节直流电机的转速，以使聚合物前驱体液沿金属杆的针尖部稳定流出；

S2、将衬底固定于X-Y轴移动平台上，控制X-Y轴移动平台按照预定路线带动衬底运动，针尖部上的聚合物前驱体液与衬底接触并且移动衬底从而在衬底上直写出设定的聚合物前驱体薄膜图案；

S3、将写有聚合物前驱体薄膜图案的衬底放入管式炉中，在高纯氮气或氩气氛围下热解，热解完成后以一定速率降温至室温，即在衬底上制得聚合物前驱体陶瓷薄膜；

所述聚合物前驱体液为掺有微米/纳米二硼化钛或微米/纳米铝粉或微米/纳米二硼化锆的液体聚硅氮烷；

或者掺有仲丁醇铝、微米/纳米二硼化钛或微米/纳米铝粉或微米/纳米二硼化锆的液体聚硅氮烷；

或者，掺有微米/纳米二硼化钛或微米/纳米铝粉或微米/纳米二硼化锆的液体聚碳硅烷；

或者，掺有微米/纳米二硅化锆以及微米/纳米氧化钇稳定的氧化锆的液体聚硅氧烷；

在步骤S3中，聚合物前驱体薄膜在管式炉中热分解的加热温度曲线为：以1℃/min的升温速率升温至350℃～450℃，保温1～3小时；再以2～5℃/min的升温速率升温至800℃～1100℃，保温1～3小时；最后以2～5℃/min的降温速率降温至室温；

所述金属杆的外壁与金属微通道的内壁之间的间距为40μm～85μm；其中，所述金属杆的直径为160μm～180μm，所述金属微通道的内径为260μm～330μm；

所述金属杆的末端延伸至金属微通道出口外的长度为0.02～0.2mm；

所述直流电机的转速为500～20000r/min。