[发明专利]一种用于微操作的低粘附力末端执行器及其制作方法

说明书

本发明提供一种用于微操作的低粘附力末端执行器及其制作方法，该执行器为细长结构，且末端为1/2球体或1/4球体。本发明末端执行器的末端为1/2或1/4球体，扩大了末端执行器的操作空间，使其对沉积在底部的微小目标也可以进行有效操作。

技术领域

本发明属于微纳操作技术领域，具体涉及一种在微操作中能够降低与物体之间黏附力的末端执行器及其制作方法。

背景技术

当今世界，精密操作已经不仅仅限于宏观世界，在微尺度下对于微小目标的操作在微器件的组装测试以及生物医学领域的单细胞测量与组装等领域都发挥了重要作用。对微目标的抓取与释放是微操作当中最为基本的也是最为重要的地两个操作。，在宏观世界里，对物体的精确抓取是主要要解决的问题，对物体的释放在重力作用下相对简单。而在微尺度下，则恰恰相反，微小目标的抓取较为容易，而释放很难实现。这主要是因为在微尺度下物体之间的粘附力包括范德华力、毛细力、表面张力、静电力等已经起到关键性甚至决定性作用，重力则微乎其微，在抓取过程当中粘附力的存在使得被抓取目标直接粘附在末端执行器上，而在释放过程当中则要克服这种粘附力。在微纳操作过程中，要实现在微尺度下对于微小目标的成功释放，主要难点就集中在克服末端操作器与微小目标之间的黏附力。目前，已有的方法主要分为两种，主动释放和被动释放。其中主动释放主要就是利用末端执行器的震动来克服末端执行器与微小目标之间的粘附力，这种方式有一定的缺点，如释放精度低、控制方式复杂、耗时等。而被动释放是通过改变末端执行器表面性质或者利用基底的辅助作用等方式进行微物体的释放。现有的方式依赖于对末端执行器复杂加工或者表面处理，且可重复性较差。因此需要一种简单的新型方法来实现微尺度下对微小目标的高精度快速释放，克服现有方法的主要的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了降低微观尺度下末端执行器与微小目标之间的黏附力，在微尺度下实现对微小目标的高精度的快速抓取和释放操作。提出了一种末端执行器及其制作方法，其有效的解决了由微小目标与末端执行器之间黏附力引起的难以释放的问题，使得对微小目标操作步骤趋于简单化，同时操作精度与效率得以提高。

实现本发明的技术方案如下

一种用于微操作的低粘附力末端执行器，所述执行器为细长结构，且末端为1/2球体或1/4球体。

进一步地，本发明所述1/2球体或1/4球体的直径为1um-100um。

一种用于微操作的低粘附力末端执行器的制作方法，具体过程为：

一、将毛细玻璃管两端固定，并向两端同时施加向外的拉力，在施加拉力的同时在毛细玻璃管的中心进行加热，通过对毛细玻璃管拉伸熔断获得两段同样长度的具备细长的尖端的玻璃管，将尖端作为末端执行器与微小目标即操作对象的接触端；

二、将两根玻璃管的尖端进行高温加热并通过调节加热角度和位置使末端融化成球形；

三、通过所获得的球形末端沿毛细玻璃管方向进行打磨，使其成为半球体。

进一步地，本发明还包括沿玻璃管方向与半球体的平面部分垂直的平面继续打磨，使末端成为四分之一球体。

进一步地，本发明还包括对末端执行器用氢氟酸进行腐蚀，改变其表面粗糙度。

进一步地，本发明所述步骤二中融化成直径约为20um的球形。

有益效果：

本发明末端执行器的末端为1/2或1/4球体，扩大了末端执行器的操作空间，使其对沉积在底部的微小目标也可以进行有效操作。

本发明末端执行器的制作过程，具有实现方式简单、操作快速、释放精度高、耗时短、可重复性高等诸多优点，实现了末端执行器对微小目标的准确快速操作，同时操作效率显著提高。

附图说明