[实用新型]微流道电泳辅助微细超声加工装置

说明书

本实用新型公开了一种微流道电泳辅助微细超声加工装置，属于微细特种加工技术领域，其包括：工作平台、电源、3D打印模具、工作液水槽、超声振动系统，工作平台用于电泳辅助微细超声加工装置的固定；工作液水槽设置有电泳辅助电极；超声振动系统固定连接于转接模块下端；电泳直流电源正极端与工具电连接，负极端与电泳辅助电极电连接；将工件与3D打印模具组装，放置于工作液水槽内的电泳辅助电极中间位置，且对应工具设置。本实用新型提出的加工装置，使任何复杂结构的微流道都可以通过三维建模、切片和打印成型制作出实物模具，然后利用电泳辅助微细超声加工装置将模具形状复印到工件上，使复杂结构微流道实现制作。

技术领域

本实用新型属于微细特种加工技术领域，具体涉及微流道电泳辅助微细超声加工装置。

背景技术

微流道是微反应器和微流控系统的重要组成部分，集成微流道系统被广泛应用于化学、光学、生物医疗和军事等领域。玻璃、陶瓷、硅等材料因其化学性能稳定、可靠性高和抗高压高温好、利于电渗流驱动等优点，是制备微流道的高性能材料。但玻璃、硅等硬脆性材料的脆性大使其微加工困难，若采用特殊的工艺制备微流控组件成本高昂，制约了玻璃、硅等硬脆性材料在微流道领域大规模使用。

近年来，微流道加工工艺取得了快速发展，常用的玻璃微加工工艺包括：化学刻蚀，机械加工，超声加工，玻璃热成型，激光加工等。1)化学刻蚀微流道是目前主要采用的加工方式，需经过表面处理、涂光刻胶、光学曝光、显影等工艺获得所需图形作为掩模板再经过HF腐蚀环境得到成形的微流道，工艺过程繁琐成本高且不环保；2)机械加工玻璃微流道需要使用特定的刀具磨具，加工时需要控制玻璃应力，难度较大；3)玻璃热成型常分为压制成型、吹制成型、扎制成型，是利用玻璃的黏度随温度降低而连续的快速增加的性质，随着黏度的变化，可以流动的玻璃逐渐硬化为固体，而微流控领域需要大面积精细的流道结构，若采用这一方法，将使得过程更加复杂，成本更高；4)激光加工微流道是通过高能激光束聚焦到材料代加工区表面产生高温熔化或气化加工形成加工形貌，该方式工艺简单、图案直写不需要掩模、环保高效。5)常规超声加工需要制作与微流道相配合的特定形状的工具，微流道尺寸越小制作超声加工用的工具难度将急剧增加，而且微尺度的工具极易磨损，另外磨料的利用率低。目前普遍认为激光是微纳加工的强有力的工具之一，但由于玻璃材料透过性好，普通红外波段激光在玻璃表面很难聚焦，而采用蓝紫波段或超快激光加工微结构，加工成本较高。

因此，急需一种制造成本低、环保、能够保障加工质量的加工装置及方法。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种制造成本低、环保、能够保障加工质量的微流道电泳辅助微细超声加工装置。本实用新型的内容如下：

微流道电泳辅助微细超声加工装置，包括：工作平台、电源、3D打印模具、工作液水槽、超声振动系统，所述工作平台包括大理石平台和二维运动平台；所述大理石平台用于电泳辅助微细超声加工装置的固定；所述二维运动平台设置于所述大理石平台上平面的一端；所述大理石平台上平面的另一端设置有大理石立柱，所述大理石立柱的一端固定连接于所述大理石平台，另一端设置有立式滑台；所述立式滑台远离所述大理石立柱端设置有转接模块,用于各部件的连接安装；所述超声振动系统固定安装于所述转接模块下端；所述工作液水槽与所述超声振动系统对应设置于所述二维运动平台上端；所述转接模块上端设置有引电机构；所述工作液水槽设置有电泳辅助电极；所述超声振动系统包括超声换能器、节面、变幅杆和工具；所述超声换能器通过所述节面固定连接于所述转接模块下端；所述变幅杆和所述工具依次设置于所述超声换能器下端；所述电源包括超声电源和电泳直流电源；所述超声电源与所述引电机构电连接，所述引电机构用于超声换能器和超声电源之间电能的传输；所述电泳直流电源正极端通过所述引电机构与所述工具电连接，负极端与所述电泳辅助电极电连接；将待加工工件与所述3D打印模具组装，组装完成后放置于所述工作液水槽内的所述电泳辅助电极中间位置，且对应所述工具设置。

进一步地，所述工作液水槽内的工作液为超微磨粒和工作液的超微磨粒混合工作液。