[发明专利]一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置和制作方法

说明书

本发明涉及一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置和制作方法，直写装置包括了X‑Y轴移动平台和位于X‑Y轴移动平台上方的直写器，所述直写器包括了直流电机、储料管和金属杆，所述储料管的底部具有与该储料管内部空间连通的金属微通道，并且该金属微通道在竖直方向上垂直设置，所述金属杆设置于储料管内，该金属杆的上端部与直流电机驱动连接，其末端为针状的针尖部，且延伸至金属微通道外，并且该金属杆与金属微通道对中设置，位于储料管内的聚合物前驱体液会沿旋转的金属杆沿杆爬升至末端的针尖部，从而实现聚合物前驱体液的输送，以提供一种简单易用的聚合物前驱体液直写装置。

技术领域

本发明涉及陶瓷薄膜领域，具体是涉及一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置和制造方法。

背景技术

贵金属薄膜作为高温传感器，受限于1100℃的最高工作温度，而陶瓷薄膜作为高温薄膜传感器的发展方向，一般采用溅射方法制作，制作方法复杂、成本昂贵。而聚合物前驱体陶瓷具有可承受温度高、易于图案化的优点，在高温薄膜传感器，如应变计、热电偶、电阻温度检测器、热流计等方面有巨大的应用前景，然而目前制作薄膜聚合物前驱体陶瓷的方法和工艺并无商用，仅仅在实验室里完成，且有很大的局限性。

目前制造聚合物前驱体薄膜的方法主要有以下几种。一是采用丝网印刷+光刻的方法在石英衬底上制作前驱体陶瓷薄膜，该方法仅适用于透明的石英衬底，且薄膜厚度在200μm以上(Jung Sunghoon.Fabrication and characterization of heat flux sensorusing polymer derived ceramics[D].U.S.:University of Missouri,2011.)；二是采用浸渍的方法制作聚合物前驱体陶瓷薄膜，该方法无法实现微纳线宽的前驱体薄膜(TorreyJessica D.,Bordia Rajendra K.Processing of Polymer-Derived Ceramic CompositeCoatings on Steel[J].Journal of the American Ceramic Society,2008,91(1):41-45.)；三是采用静电纺丝的方法直接喷印在衬底上，该方法需要加高电压，设备复杂昂贵，成本较高(Duan Hongxu,Li Cheng,Yang Weiwei,et al.Near-Field ElectrosprayMicroprinting of Polymer-Derived Ceramics[J].Journal ofMicroelectromechanical Systems,2013,22(1):1-3.)。

发明内容

本发明旨在提供一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置，以提供一种简单易用的聚合物前驱体液直写装置。

具体方案如下：

一种聚合物前驱体陶瓷薄膜的直写装置，包括了X-Y轴移动平台和位于X-Y轴移动平台上方的直写器，所述直写器包括了直流电机、储料管和金属杆，所述储料管的底部具有与该储料管内部空间连通的金属微通道，并且该金属微通道在竖直方向上垂直设置，所述金属杆设置于储料管内，该金属杆的上端部与直流电机驱动连接，其末端为针状的针尖部，且延伸至金属微通道外，并且该金属杆与金属微通道对中设置，位于储料管内的聚合物前驱体液会沿旋转的金属杆沿杆爬升至末端的针尖部，从而实现聚合物前驱体液的输送。

进一步的，所述金属杆的外壁与金属微通道的内壁之间的间距为40μm～85μm。

进一步的，所述金属杆的直径为160μm～180μm，所述金属微通道的内径为260μm～330μm。

进一步的，所述金属杆的末端延伸至金属微通道出口外的长度为0.02～0.2mm。

进一步的，所述直流电机的转速为500～20000r/min。