[发明专利]一种基于电化学沉积的金属微构件互联方法

权利要求书

1.一种基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：

步骤一、取管嘴半径为r_Nozzle、管嘴长度为L₁的移液管；

步骤二、计算稳态电流i；

所述稳态电流i的表达式为：

公式(1)中，Z是金属微构件的金属离子充电数；F是法拉第常数；D是离子的扩散系数；L₁是管嘴长度；c是电解液的浓度；d是管嘴直径；

步骤三、计算沉积金属的生长速率 v ；

所述沉积金属的生长速率v 的表达式为：

公式(2)中，i表示稳态电流；M表示沉积金属的摩尔质量；n表示沉积金属离子的带电数；F为法拉第常数；ρ为沉积金属的密度；D_w为沉积金属的直径；

步骤四、计算得到高度为L的沉积金属所需的沉积时间t；

步骤五、进行互联

将金属微构件置于导电基底上，向移液管内填充电解液，在移液管进口端套设转接套管，转接套管另一端连接进气管，在转接套管侧壁开口，将微电极一端从转接套管侧壁开口插入至电解液内部，然后密封转接套管侧壁开口，微电极另一端连接至电源阳极，导电基底连接电源阴极，将移液管固定到微动平台上，利用微动平台将移液管移动到金属微构件上方；

向移液管的进气管通入气体，使移液管管嘴端面的电解液形成凸出的电解液表面，同时利用微动平台降低移液管至凸出的电解液表面接触金属微构件，然后开启电源施加步骤三计算得到的稳态电流i进行沉积，沉积时利用微动平台提升移液管，提升速率与沉积金属的生长速率v 相同，达到沉积时间t后撤离移液管，即完成金属微构件互联。

2.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤二和步骤五中所述电解液中的金属元素与金属微构中的金属元素相同。

3.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：所述电解液的浓度为100～300mol/m³。

4.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤三所述沉积金属的直径D_w的获取方法为：

取与金属微构件材质相同的金属板材，将金属微构件置于导电基底上，向移液管内填充电解液，在移液管进口端套设转接套管，转接套管另一端连接进气管，在转接套管侧壁开口，将微电极一端从转接套管侧壁开口插入至电解液内部，然后密封转接套管侧壁开口，微电极另一端连接至电源阳极，导电基底连接电源阴极，将移液管固定到微动平台上，利用微动平台将移液管移动到金属板材上方；

向移液管的进气管通入气体，使移液管管嘴端面的电解液形成凸出的电解液表面，同时利用微动平台降低移液管至凸出的电解液表面接触金属板材，然后开启电源施加步骤二计算得到的稳态电流i进行沉积，沉积后测量所得沉积金属直径D_w。

5.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤四所述沉积时间t的表达式为：

6.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤四沉积金属高度L为金属微构件直径的20～25％。

7.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤五所述微电极的材质与沉积金属相同。

8.根据权利要求1所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：步骤五向移液管中通入的气体为惰性气体。

9.根据权利要求8所述的基于电化学沉积的金属微构件互联方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。