[发明专利]一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法

说明书

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法，基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上打印出两个具有一定间距的三维黏性支座，再在三维黏性支座打印上纳米尺度高粘连续射流，纳米尺度高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移台可将脱衬底纳米线转移到所需的结构中。电射流打印方法结合激光切割制造脱衬底纳米线，具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势，为基于脱衬底纳米线为核心感知单元的高性能纳米器件的低成本、快速制造提供有效途径。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。

背景技术

微纳结构作为高性能微纳器件的传感/执行单元已被大量研究，并广泛应用在如高灵敏传感器、高分辨率显示器/探测器和大容量电容器等微纳器件中。纳米线具有高灵敏、大比表面积和高结晶质量等突出性质，基于纳米线的器件在磁、光、电、热、力等方面展示出显著的奇异特性，在环境监测、能源电子、生物医疗等领域逐步展现出巨大的应用前景。脱衬底纳米线不仅可以免除衬底的束缚获得更加突出的性能，还可以通过微操作将其转移到需要的指定位置。多种制备脱衬底纳米线的方法已被开发出来，例如聚焦电子束诱导沉积、聚焦离子束光刻等。然而，这些方法通常涉及复杂的处理步骤，既费时又昂贵。水热法是高效制备垂直纳米线阵列的常用方法，结合合理的微纳操作可以将垂直纳米线制备成脱衬底纳米线，但水热法工艺复杂，需要严格控制工艺参数，另外制备过程中高温会对纳米结构的性能造成一定影响。

发明内容

本发明为了克服上述脱衬底纳米线制造技术的不足，发明一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。首先基于电流体动力效应的微纳尺度电喷射流在衬底上叠层打印出具有一定间距的三维黏性支座，接着更换纳米线溶液并调节打印参数获得纳米尺度高粘连续射流，带有一定速度的高粘连续射流搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。此脱衬底纳米线的打印制造装置及方法具有工艺简单、制备周期短、成本低等优点。

本发明采取的技术方案是：