[发明专利]用于大面积微结构成形的激光原位加热滚压设备及方法

说明书

本发明涉及微结构成形技术领域，并提供一种用于大面积微结构成形的激光原位加热滚压设备及方法，包括：传送机构，用于将聚合物物料向前传送；激光加热装置，设置在所述传送机构上方，所述激光加热装置用于向所述聚合物物料的上表面照射激光；滚压装置，设置在所述传送机构的前方，所述滚压装置的成形辊设置在所述聚合物物料的上方，所述成形辊的外圆面设置有第一设定的微结构，所述成形辊用于滚压所述聚合物物料的上表面；以及冷却装置，设置在所述滚压装置的前方，所述冷却装置用于冷却所述成形辊滚压过的所述聚合物物料。解决现有技术中的微结构加工方法已经无法满足微结构的大面积、大批量的生产需求的问题。

技术领域

本发明涉及微结构成形技术领域，具体而言，涉及一种用于大面积微结构成形的激光原位加热滚压设备及方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步发展，微纳结构被广泛应用国家重要相关领域中，例如微结构中的减阻微结构用于船舶以及军舰的减阻和防污中。

微结构功能表面最大特点是特征尺寸非常小，且具有较高的深宽比，纹理结构复杂，三维形貌复杂等特点，并且微结构通常是在聚合物表面形成的。因此表面微结构的大面积加工远比宏观结构要困难。目前，国内外针对微结构提出多种加工方法，例如LIGA，微机械加工以及微压印等。虽然也有采用微机械加工方法，加工了V型槽微结构，风洞实验表明0.2MPa条件下减阻可达9.56％。然而非硅机械加工技术在加工效率，可加工材料和制造成本方面存在不同程度局限性。另外，也可采用微压印作为塑性微成形技术的一种，具有成形效率高，成本低，工艺简单的优点；而对于粗晶材料而言，型腔宽度较小的情况下微结构表面质量较差，出现褶皱，而对于超细晶材料，成形筋始终质量较好。

但是随着微结构表面在工业上的应用范围越来越广，前述这些现有的微结构加工方法已经无法满足微结构的大面积、大批量的生产需求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的微结构加工方法已经无法满足微结构的大面积、大批量的生产需求的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种用于大面积微结构成形的激光原位加热滚压设备，包括：

传送机构，用于将聚合物物料向前传送；

激光加热装置，设置在所述传送机构上方，所述激光加热装置用于向所述聚合物物料的上表面照射激光；

滚压装置，设置在所述传送机构的前方，所述滚压装置的成形辊设置在所述聚合物物料的上方，所述成形辊的外圆面设置有第一设定的微结构，所述成形辊用于滚压所述聚合物物料的上表面；以及

冷却装置，设置在所述滚压装置的前方，所述冷却装置用于冷却所述成形辊滚压过的所述聚合物物料。

可选地，所述激光加热装置用于仅将所述聚合物物料的上表面照射加热为粘流态。

可选地，所述激光加热装置包括：

激光发射器，用于向所述聚合物物料照射激光；以及

控制系统，用于调节所述激光发射器发射出激光的激光功率、扫描速度、扫描间距和辐照时间中的至少一个。

可选地，所述冷却装置为喷淋冷却装置，所述冷却装置用于对所述成形辊滚压过的所述聚合物物料的上表面喷淋冷却。

可选地，所述滚压装置还包括支撑机构，所述支撑机构设置在所述成形辊的下方，所述支撑机构用于支撑所述聚合物物料，所述聚合物物料适于从所述支撑机构和所述成形辊之间通过；

其中，所述支撑机构为光滑辅助辊或者支撑板。

可选地，所述滚压装置还包括：

间距调节机构，与所述支撑机构或所述成形辊连接，所述调节机构用于调节所述支撑机构和所述成形辊之间的距离；或/和