[发明专利]复杂腔体内表面微纳结构的自适应随形制造方法

摘要

复杂腔体内表面微纳结构的自适应随形制造方法，首先，将微纳结构制备在平面衬底上，再将平面衬底上的微纳结构复制到弹性体薄膜上，并在弹性体薄膜上制作气道，得到带有微纳结构的弹性体薄膜；然后，将弹性体薄膜制作成球状的弹性体模具；其次，将弹性体模具浸泡在压印胶里，使压印胶黏附在弹性体模具上，再将弹性体模具放入物体内腔，并用控制器控制充气装置给弹性体模具及其气道充气使弹性体模具逐渐膨胀，随形均匀与腔体内壁接触；最后，固化压印胶，排除弹性体模具内的气体并将其从物体内腔取出，即得到内表面有微纳结构图案的物体；本发明具有制备工艺简单、成本低、模具自适应腔体内壁形状等优点。

主权项

1.复杂腔体内表面微纳结构的自适应随形制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备带有微纳结构的弹性体薄膜：首先，在平面衬底上制作微纳结构图案；其次，将上述平面衬底平放在加热台上，待加热台温度升高至弹性体材料的熔化温度时，在平面衬底上均匀的放置一层热塑性弹性体颗粒；然后，待热塑性弹性体颗粒受热吸附在平面衬底表面上后，用圆柱形物体滚压热塑性弹性体颗粒使其黏附在一起并呈第一薄膜状态；在第一薄膜上制作预设的气道，气道的位置布置由仿真模型得出，再将事先制备的无微纳结构的第二薄膜覆盖在有气道的第一薄膜上，使其粘合为一体；将平面衬底转移到常温环境下，待其冷却到室温后，翻模即得到有微纳结构图案的弹性体薄膜；2)制备弹性体模具:将第一步制备的弹性体薄膜折叠成球状，并在其接口处和气道6入口分别插入第一气体管道和第二气体管道，并将弹性体薄膜和预设的气体管道做密封处理，得到弹性体模具；3)弹性模具的形状控制：首先，将第二步制备的弹性体模具浸泡在压印胶里，使压印胶黏附在弹性体模具上；其次，将附有压印胶的弹性体模具放入物体内腔，将充气装置与第一气体管道、第二气体管道相接，并用控制器控制充气装置给弹性体薄膜及其气道充气，使得弹性体薄膜逐渐膨胀，逐渐排出腔体内空气；最后，给弹性体薄膜及其气道继续充气，并通过控制气道的压力，使得弹性模具的形状达到预定形状，与腔体内壁随形接触，并具有一定的压力；4)固化压印胶，实现图形转移：首先，通过热或紫外光，使得固化胶固化；然后，将第一气体管道、第二气体管道和充气装置分离，排出弹性体模具内的气体，弹性模具回复充气前状态，与腔体内壁脱离；最后，从物体内腔取出弹性体模具，即得到内表面有微纳结构图案的物体；5)刻蚀腔体内表面：以转移的微纳结构化压印胶为掩膜，对腔体内表面进行刻蚀；刻蚀完成后，将压印胶清洗移除；所述的步骤1)中的气道的形状与布局经过预设计：通过弹塑性力学模型，建立气道的形状与布局在弹性体模具气道模型和弹性体模具气道的映射关系，使得弹性体模具充气后能够与腔体内表面随形贴合；所述的步骤1)中的微纳结构的线宽为10nm‑0.5mm。