一种微纳三维打印装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106142575A(43)申请公布日2016.11.23(21)申请号201610819431.X(22)申请日2016.09.12(71)申请人孙文地址100888北京市西城区新风南里中直社区14号楼7门502(72)发明人孙文(74)专利代理机构北京名华博信知识产权代理有限公司11453代理人李冬梅苗源(51)Int.Cl.B29C67/00(2006.01)B82B3/00(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种微纳三维打印装置(57)摘要本发明公开一种微纳三维打印装置，该装置包括：纳米颗粒源；气流控制器，用于生成初始气流，并通过初始气流控制及输送产生自纳米颗粒源的纳米颗粒的运动速度和方向；纳米颗粒聚焦器件，包括由多根单毛细管组成的相互支撑的多孔聚焦部件及用于调节和更换多孔聚焦部件的配合组件，纳米颗粒聚焦器件用于接收出自气流控制器的载有纳米颗粒的初始气流并对纳米颗粒进行会聚，在出口端形成纳米颗粒焦斑；微纳器件成型载物台，与纳米颗粒聚焦器件所形成的纳米颗粒焦斑之间的距离可调；自动控制系统，与其他部件分别连接并对其进行控制和调节。通过本发明能提高纳米颗粒微束横截面单位面积上的纳米颗粒数。CN106142575ACN106142575A权利要求书1/2页1.一种微纳三维打印装置，其特征在于，包括：纳米颗粒源(1)；气流控制器(2)，设置于所述纳米颗粒源(1)的出口侧，用于生成初始气流(3)，并通过初始气流(3)控制及输送产生自所述纳米颗粒源(1)的纳米颗粒的运动速度和方向；纳米颗粒聚焦器件(4)，包括由多根单毛细管组成的相互支撑的多孔聚焦部件及用于调节和更换所述多孔聚焦部件的配合组件，其中在沿着所述纳米颗粒聚焦器件(4)中心对称轴线的方向上，单毛细管中空部分的直径逐渐减小；所述纳米颗粒聚焦器件(4)用于接收出自所述气流控制器(2)的载有纳米颗粒的初始气流(3)并对所述纳米颗粒进行会聚，在出口端形成纳米颗粒焦斑(5)；微纳器件成型载物台(6)，用于支撑打印成型的微纳器件，与所述纳米颗粒聚焦器件(4)所形成的纳米颗粒焦斑(5)之间的距离可调；自动控制系统(7)，与所述纳米颗粒源(1)、所述气流控制器(2)、所述纳米颗粒聚焦器件(4)及所述微纳器件成型载物台(6)分别连接并对其进行控制和调节。2.根据权利要求1所述的微纳三维打印装置，其特征在于，所述纳米颗粒聚焦器件(4)的入口端直径D的数值范围为1mm～50mm，出口端直径d的数值范围为0.1mm～5mm，长度L的数值范围为9mm～200mm；工作距离f的数值范围为1mm～10mm。3.根据权利要求2所述的微纳三维打印装置，其特征在于，所述纳米颗粒聚焦器件(4)的工作距离f小于或等于所述纳米颗粒聚焦器件(4)出口端和所述微纳器件成型载物(6)台之间的距离；和/或，所述纳米颗粒聚焦器件(4)的入口端直径、出口端直径和长度与被会聚的所述纳米颗粒的粒径成正比。4.根据权利要求3所述的微纳三维打印装置，其特征在于：会聚粒径为15nm的纳米颗粒时，对应的所述纳米颗粒聚焦器件(4)的入口端直径、出口端直径和长度分别为3mm、0.5mm和12mm；会聚粒径为30nm的纳米颗粒时，对应的所述纳米颗粒聚焦器件(4)的入口端直径、出口端直径和长度分别为6mm、1mm和24mm。5.根据权利要求1所述的微纳三维打印装置，其特征在于：所述纳米颗粒聚焦器件(4)的焦斑直径的范围为0.03微米～50微米，放大倍数的范围为100～1000；和/或，所述纳米颗粒聚焦器件(4)中的单毛细管数量范围为7根～9000根；和/或，所述气流控制器(2)所产生的气流为氮气流或氦气流。6.根据权利要求1所述的微纳三维打印装置，其特征在于：在所述纳米颗粒聚焦器件(4)的入口端，所述单毛细管的中空部分的直径范围为150微米～900微米；和/或，在所述纳米颗粒聚焦器件(4)的出口端，所述单毛细管的中空部分的直径范围为10微米～100微米。7.根据权利要求1所述的微纳三维打印装置，其特征在于：所述纳米颗粒聚焦器件(4)沿着所述初始气流(3)传播方向的侧面外形轮廓为旋转抛物面、旋转椭球面或椭圆抛物面的一部分，或者为圆台形；和/或，2CN106142575A权利要求书2/2页所述纳米颗粒聚焦器件(4)沿垂直于所述初始气流(3)传播方向的入口端面外形轮廓为圆形或六边形平面，出口端面外形轮廓为球冠面、或旋椭圆面的一部分。8.根据权利要求1至7任一项所述的微纳三维打印装置，其特征在于，所述自动控制系统(7)进一步包括：启动模块，与所述纳米颗粒源(1)和所述气流控制器(2)连接，并根据预设的打印程序对其