[发明专利]一种电润湿微夹持器及小微物体的夹持方法

说明书

一种电润湿微夹持器及小微物体的夹持方法，包括夹持器基体、疏水性介电材料层、上电极和下电极，所述夹持器基体开设有上下贯通的流道，所述流道的上部为压力调节孔，下部为吸附面开孔，所述夹持器基体底面的内侧及所述流道内壁的下部均铺设下电极，所述下电极的表面铺设疏水性介电材料层，其他流道的内壁铺设有亲水层，所述流道内工作液体，所述上电极伸至工作液体内，所述上电极和下电极连接有电润湿电源。本发明的微夹持器可实现对小微物体的夹持和释放；被夹持的小微物体没有形状和内应力状态的改变，能适应小微物体的多种表面形貌，适应性广。

技术领域

本发明涉及微装配和微加工领域的一种小微夹持器件，尤其涉及一种电润湿微夹持器及小微物体的夹持方法。

背景技术

在微装配和微加工领域中，微夹持器是处理微机械零件、器件等微操作对象的关键工具。其性能的稳定性与适用性直接决定了微操作过程的成功率，是评判微操作系统好坏的重要指标，对于微操作过程的成功有着决定性的作用。

微夹持器的传统方法之一是采用真空吸附，利用真空负压来吸附工件以达到夹持微小目标的目的。真空吸附式微夹持器通常与控制气路相连，气路提供真空负压力进行拾取操作，释放时，气路提供正压力以克服粘着力的影响进行释放。

另一种方法是采用压电驱动，基于压电材料的逆压电效应，使压电材料在电场作用下产生驱动力及位移。当压电材料加电伸长时推动放大机构的外悬臂梁，由杠杆原理，使得运动方向改变而且使位移量增加，带动微夹持臂动作。

另一种方法是采用静电驱动，采用了梳状静电驱动结构，施加电压使得微夹持臂发生位移，撤掉电压后，微夹持臂依靠自身弹性回复到平衡位置。

另一种方法是采用静电吸附，其采用具有双极结构的转移头，在转移过程中，分别施加正负电压，当从衬底上抓取微器件时，对一硅电极通正电，微器件就会吸附在转移头上，当需要把微器件放到既定位置时，对另外一个硅电极通负电，即可完成转移。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出电润湿微夹持器，具体技术方案为：

一种电润湿微夹持器，包括夹持器基体、疏水性介电材料层、上电极和下电极，所述夹持器基体开设有上下贯通的流道，所述流道的上部为压力调节孔，所述压力调节孔上连接有气压控制装置，所述流道的下部为吸附面开孔，靠近吸附面开孔的所述夹持器基体底面的内侧形成吸附面，所述吸附面及所述流道内壁的下部均铺设下电极，所述下电极的表面铺设疏水性介电材料层，所述疏水性介电材料层以外的流道内壁铺设有亲水层，所述夹持器基体底面的外侧铺设疏水层，所述流道在铺设亲水层的区域内充满可夹持小微物体的工作液体，所述上电极从夹持器基体的顶面延伸至工作液体内，且始终与工作液体保持接触，所述上电极和下电极通过导线或电路布线连接有可施加或消除电势差的电润湿电源。

进一步地，所述工作液体为水、无机水溶液、有机水溶液、植物油、矿物油或液态金属中的一种。

进一步地，所述工作液体的表面能不大于所述亲水层的表面能和施加电势差时的疏水性介电材料层的表面能，且大于所述疏水层表面能和未施加电势差时的疏水性介电材料层表面能。

进一步地，所述亲水层的材料为环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯腈、聚砜或聚乙烯醇中的一种。

进一步地，所述疏水层的材料为聚四氟乙烯或聚六氟丙稀，或为纳米表面疏水结构的材料。

进一步地，所述疏水性介电材料层的材料为聚四氟乙烯或聚六氟丙稀。

进一步地，在铺设亲水层的所述流道内设置有可存储、缓冲工作液体的蓄液腔。

进一步地，所述亲水层由上至下设置成多段，多段亲水层的亲水性强度由上至下逐渐增大。

进一步地，所述吸附面开孔处设置成可使工作液体能平缓流动的圆弧倒角。