[发明专利]一种制备纳米拱形结构的电射流打印装置及方法

权利要求书

1.一种制备纳米拱形结构的电射流打印装置，包括电射流打印模块和激光辐照/热解模块，其特征在于：所述的电射流打印模块包括X-Y运动平台(1)、衬底(2)、高压电源(4)、精密注射泵(5)、精密注射器(6)、纳米拱形结构溶液(7)、连接管路(8)、喷针导电夹具(9)、Z运动轴(10)、亚微米/纳米尺度喷针(11)、纳米尺度射流(12)、三维支撑结构溶液(19)、微米喷针(20)和微纳米尺度射流(21)；所述的衬底(2)固定在X-Y运动平台(1)；所述的精密注射器(6)放置在精密注射泵(5)上方，精密注射器(6)吸取一定体积的三维支撑结构溶液(19)并通过连接管路(8)将其输送至微米喷针(20)内，微米喷针(20)固定在喷针导电夹具(9)上，喷针导电夹具(9)安装在Z运动轴(10)；所述的高压电源(4)通过喷针导电夹具(9)向微米喷针(20)施加高电压，此时微米喷针(20)与衬底(2)之间形成电场力，三维支撑结构溶液(19)于微米喷针(20)出口处形成微纳米尺度射流(21)；所述的纳米拱形结构溶液(7)被输送至亚微米/纳米尺度喷针(11)内，通过调节打印参数，在亚微米/纳米尺度喷针(11)出口处形成纳米尺度射流(12)；

所述的激光辐照/热解模块包括相机(3)、机器手臂控制系统(13)、机器手臂(14)、激光器(15)、激光束(16)、三维支撑结构(17)、纳米线(18)、纳米拱形结构(22)；所述的机器手臂控制系统(13)控制机器手臂(14)的运动，进而控制激光束(16)的运动；所述的激光器(15)发出激光束(16)始终辐照微纳米尺度射流(21)，经激光束(16)辐照后的微纳米尺度射流(21)累积，最终在衬底(2)上打印出拱形三维支撑结构(17)；所述的纳米尺度射流(12)在喷射过程中也受到激光束(16)的辐照，经激光束(16)辐照后的纳米尺度射流(12)飞落至三维支撑结构(17)表面上形成纳米线(18)，纳米线(18)受到激光束(16)辐照并固化成型；所述的激光束(16)热解去除三维支撑结构(17)，纳米线(18)与衬底(2)之间存在与三维支撑结构(17)同尺寸的间隙，进而得到纳米拱形结构(22)；所述的相机(3)观测打印过程中微纳米尺度射流(21)和纳米尺度射流(12)的射流行为，根据观测到的射流行为调节相应溶液的打印参数，以保证射流的稳定性，同时相机(3)还用于观测激光束(16)与射流、纳米线(18)的重合度，根据观测结果，通过调节机器手臂控制系统(13)改变机械手臂(14)的运动路径，以保证激光束(16)的辐照/热解作用。