[发明专利]具有超声能场辅助的三维微结构快速成形方法及装置

摘要

本发明公开了一种具有超声能场辅助的三维微结构快速成形方法及装置。装置包含声表面波换能器、光预聚物、紫外固化灯和电动Z轴滑台，声表面波换能器沿圆周阵列分布，光预聚物置于换能器工作区域，紫外固化灯位于换能器下方以照射光预聚物，电动Z轴滑台位于上方以粘附单层微结构；声表面波换能器激发出不同超声能场，光预聚物表面产生周期性形貌，紫外固化灯照射光预聚物固化，获得具有周期性形貌的单层微结构，通过电动Z轴滑台的抬升运动粘附多个单层微结构，实现三维微结构成形。本发明能快速制造出三维微结构，不需要掩膜版和模具，并且对设备要求较低，具有操作简单、成本低和效率高的特点。

主权项

1.一种具有超声能场辅助的三维微结构快速成形方法，其特征在于方法包括以下各步骤：1)在光学隔振平台上放置至少三对声表面波换能器，至少三对声表面波换能器在圆周方向呈等间隔阵列布置，圆周的中心作为声表面波换能器的工作区域，声表面波换能器朝向圆周的中心发射超声波以产生超声能场；2)将光预聚物均匀涂覆在声表面波换能器的工作区域，将驱动装置与声表面波换能器相连，调节驱动装置的输出参数使声表面波换能器在工作区域激发稳定的超声能场，光预聚物的上表面在超声能场作用下产生稳定分布的周期性形貌；3)采用紫外固化灯照射光预聚物，获得具有周期性形貌的单层微结构；4)位于工作区域上方的电动Z轴滑台下降，将步骤3)获得的单层微结构上表面粘附到电动Z轴滑台上的粘板底面，再上升使得单层微结构和工作区域分离，从而制造获得具有周期性形貌的单层微结构；5)重复上述步骤3)和4)实现多层周期性形貌的单层微结构的连续制造，从而实现三维微结构快速成形；所述步骤2)中，通过调节驱动装置的输出频率、振幅和相位以及每对声表面波换能器的工作状态进而参数化调节声表面波换能器激发产生的超声能场，改变光预聚物上表面形成的周期性形貌，具体从以下四个方面进行调整：通过调整输出频率调节超声能场的周期性，进而改变周期性形貌中的重复结构的分布周期；通过调整输出电压调节超声能场的强度，进而改变周期性形貌的高度；通过调整相位调节超声能场的相位，进而改变周期性形貌整体在工作区域的成形位置；通过独立控制每对声表面波换能器的工作状态，调节超声能场的多维叠加以及工作区域中区域的选择性激发，进而调整周期性形貌的形貌分布规律和形貌成形区域。