[发明专利]基于功能材料微纳三维复杂结构的原位反应直写制造方法

摘要

基于功能材料微纳三维复杂结构的原位反应直写制造方法，先使用电脑建模软件绘制微纳尺度的三维结构或零件实体模型，设计结构化模板与基板之间的移动路径、速度，并编写控制移动的数控代码；然后在接受平台中注入母液，创造液态的制造环境，母液将参与后续的原位反应以实现原位直写制造；再通过3d制造出微纳尺度的三维结构或零件实体；将微纳尺度的三维结构或零件实体从母液构成的环境中取出，得到具有复杂微纳三维结构或零件实体；或将母液固化，使得微纳尺度的三维结构或零件实体内嵌在固化后的材料中，形成具有一定内部结构的功能材料；本发明极大提高三维微纳制造的精度和分辨率，加快制造的效率，具有工艺简单、成本低、制造周期短等优点。

主权项

1.一种基于功能材料微纳三维复杂结构的原位反应直写制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用电脑建模软件绘制微纳尺度的复杂三维结构或零件实体模型，再通过软件或人工的方式，根据所需制造的微纳尺度的复杂三维结构或零件实体，设计结构化模板与接受平台之间的移动路径、速度和顺序，并编写控制结构化模板或接受平台移动的数控代码；2)在接受平台中注入母液，创造液态的制造环境，同时母液也将直接参与后续步骤中的原位反应与微纳尺度的复杂三维结构或零件实体的制造；3)将功能材料溶液装入精密数控挤出装置内，调整功能材料溶液的挤出速度，然后将结构化模板与精密数控挤出装置连接，并调整接受平台的位置和结构化模板的高度，使结构化模板在接受平台的坐标系中具有固定可知的位置；4)通过数控X、Y、Z轴精密移动平台控制结构化模板或接受平台按照步骤1)中设计好的移动路径、速度和顺序进行立体空间移动，当功能材料溶液通过结构化模板挤出而形成微纳尺寸的液态线条时，通过控制功能材料溶液与母液进行原位反应条件的方式来调控微纳功能材料丝的固化程度，使微纳功能材料丝具有所需的固定形态与强度，并且使微纳功能材料丝与相邻微纳功能材料丝之间牢固融合并形成稳定可靠的结构；通过不断调控结构化模板的立体空间运动和数控挤出装置的挤出速率，即在接受平台上通过原位反应直写的方式制造出所设计的微纳尺度的复杂三维结构或零件实体；5)将步骤4)制造好的微纳尺度的复杂三维结构或零件实体从母液构成的环境中取出，得到具有微纳尺度的复杂三维结构或零件实体；或将母液固化，使得微纳尺度的复杂三维结构或零件实体内嵌在固化后的材料中，形成具有一定内部结构的功能材料。